CN106729917A - 一种石墨烯和二氧化钛复合光触媒杀菌除臭剂及其制备方法 - Google Patents
一种石墨烯和二氧化钛复合光触媒杀菌除臭剂及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种石墨烯和二氧化钛复合光触媒杀菌除臭剂及其制备方法，本发明利用光或紫外光通过光解反应对有害病菌进行杀菌消毒，对空气中的异味物质进行氧化还原反应消除异味，保持空气洁净，使用高效，可广泛应用于冰箱、空调等家用电器的杀菌除臭。
Description
技术领域
本发明涉及化学试剂及其制备技术，尤其涉及一种石墨烯和二氧化钛复合光触媒杀菌除臭剂及其制备方法。
背景技术
纳米TiO2在紫外光线的照射下电子从价带跃迁到导带，形成空穴电子对吸附溶解在纳米TiO2表面的氧俘获电子形成活性氧O2 -，空穴将吸附在纳米TiO2表面的OH-和H2O氧化成自由基HO-，生成的活性氧O2 -和自由基HO-能穿透细菌的细胞壁进入菌体，阻止成膜物质的传输，阻断其呼吸系统和电子传输系统，有效杀灭细菌。纳米TiO2能降解细菌死亡时释放的有害物质，自由基HO-具有很高的氧化能力，能够有效降解有机物和环境污染物。
石墨烯是一种良好的载体材料，在其上面负载金属或金属氧化物纳米粒子可得到很好分散性，在石墨烯表面上合成TiO2，可有效防止纳米团聚，有利于提高TiO2对有机污染物的光降解效率。石墨烯是一种电子受体，石墨烯与TiO2复合，在两种材料界面，TiO2导带上光激发电子会转移到石墨烯的能带上，大大降低电子空穴对的复合率，使TiO2具有更高的光催化活性。由于能带结构调整，石墨烯能发挥光敏剂作用，使TiO2的吸附范围，扩大到可见光区域，有效提高对光的利用率，从而提高光催化效率，提高光催化材料性能。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种石墨烯和二氧化钛复合光触媒杀菌除臭剂及其制备方法，能够克服普通光触媒抗菌剂要在紫外光灯线照射下才能发挥作用的局限，具有优良的抗菌防污除臭功能，应用于电子设备和家用电器的防污除臭。
本发明提供一种石墨烯和二氧化钛复合光触媒杀菌除臭剂，包括：石墨烯和二氧化钛复合光触媒粉体5~20%；丙烯酸聚合体20~30%；去离子水40~60%；分散剂0.3~5%；偶联剂0.2~4%；消泡剂0.1~1%。
上述石墨烯和二氧化钛复合光触媒杀菌除臭剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将5~100mg氧化石墨溶于20~100ml的有机溶剂中超声波分散30~60分钟；
S2、在氧化石墨烯的分散液中加入钛的化合物，氧化石墨烯与钛的化合物的质量比为1:10~1:200，搅拌30~60分钟，再加入1~40ml去离子水，搅拌30~60分钟；
S3、将上述混合物移至反应釜中，在60~200℃的温度下反应0.5~24小时，得到石墨烯和二氧化钛复合材料；
S4、将所述石墨烯和二氧化钛复合材料用无水乙醇及去离子水清洗2~3次，在60~80℃的温度下烘干，研磨得到复合石墨烯和二氧化钛复合光触媒材料；
S5、将石墨烯和二氧化钛复合光触媒粉体置于高速搅拌器中，加入去离子水、丙烯酸聚合体、分散剂、偶联剂、消泡剂，高速搅拌制成悬浊液。
本发明的光触媒杀菌除臭剂，利用光或紫外光通过光解反应对有害病菌进行杀菌消毒，对空气中的异味物质进行氧化还原反应消除异味，保持空气洁净。本发明使用高效，可广泛应用于冰箱、空调等家用电器和电子设备的杀菌除臭。
具体实施方式
实施例一
将10mg氧化石墨加到30ml乙醇中，超声分散30分钟得到石墨烯分散液，然后加入30ml钛酸正丁酯，搅拌30分钟加入2ml去离子水，搅拌30分钟，得米黄色凝胶，此凝胶移入反应釜，160℃反应8小时，将反应产物用于乙醇与去离子水清洗2~3次，置于80℃烘箱中烘干、研磨得石墨烯和二氧化钛复合光触媒材料。
石墨烯和二氧化钛复合光触媒杀菌除臭剂组成如下：石墨烯和二氧化钛复合光触媒粉体10%；丙烯酸乳液25%；去离子水60%；分散剂2%；偶联剂2.5%；消泡剂0.5%。
实施例二
将30mg氧化石墨加到30ml异丙醇中超声分散1小时，得石墨烯分散液，然后加入3ml钛酸异丙酯，搅拌20分钟，加入1ml去离子水，搅拌30分钟，得米黄色凝胶，此反应物移入反应釜，200℃反应6小时。将反应物用无水乙醇与去离子水清洗2~3次，置于烘箱中100℃烘干、研磨得石墨烯和二氧化钛复合光触媒材料。
石墨烯和二氧化钛复合光触媒杀菌除臭剂组成如下：石墨烯和二氧化钛复合光触媒粉体10%；丙烯酸乳液25%；去离子水60%；分散剂2%；偶联剂2.5%；消泡剂0.5%。
实施例三
将100mg石墨烯加入100ml乙二醇中，超声分散1小时，得石墨烯分散液，然后加入10ml氯化钛搅拌60分钟，得到米黄色凝胶，凝胶移入反应釜于200℃，反应24小时，得石墨烯和二氧化钛复合材料。将反应物用无水乙醇和去离子水清洗2~3次，在60℃烘干、研磨得到石墨烯和二氧化钛复合光触媒材料。
石墨烯和二氧化钛复合光触媒杀菌除臭剂组成如下：石墨烯和二氧化钛复合光触媒粉体10%；丙烯酸乳液25%；去离子水60%；分散剂2%；偶联剂2.5%；消泡剂0.5%。
实施例四
将10mg氧化石墨加到30ml乙醇中，超声分散30分钟得到石墨烯分散液，然后加入30ml钛酸正丁酯，搅拌30分钟加入2ml去离子水，搅拌30分钟，得米黄色凝胶，此凝胶移入反应釜，160℃反应8小时，将反应产物用于乙醇与去离子水清洗2~3次，置于80℃烘箱中烘干、研磨得石墨烯和二氧化钛复合光触媒材料。
石墨烯和二氧化钛复合光触媒杀菌除臭剂组成如下：石墨烯和二氧化钛复合光触媒粉体15%；丙烯酸乳液30%；去离子水48%；分散剂3%；偶联剂3%；消泡剂1%。
将石墨烯和二氧化钛复合光触媒粉体置于混合器中，加入丙烯酸乳液、去离子水、分散剂、偶联剂、消泡剂搅拌混合均匀，然后慢慢加入三辊机中碾磨成均匀乳浊液。
实施例五
将30mg氧化石墨加到30ml异丙醇中超声分散1小时，得石墨烯分散液，然后加入3ml钛酸异丙酯，搅拌20分钟，加入1ml去离子水，搅拌30分钟，得米黄色凝胶，此反应物移入反应釜，200℃反应6小时。将反应物用无水乙醇与去离子水清洗2~3次，置于烘箱中100℃烘干、研磨得石墨烯和二氧化钛复合光触媒材料。
石墨烯和二氧化钛复合光触媒杀菌除臭剂组成如下：石墨烯和二氧化钛复合光触媒粉体15%；丙烯酸乳液30%；去离子水48%；分散剂3%；偶联剂3%；消泡剂1%。
将石墨烯和二氧化钛复合光触媒粉体置于混合器中，加入丙烯酸乳液、去离子水、分散剂、偶联剂、消泡剂搅拌混合均匀，然后慢慢加入三辊机中碾磨成均匀乳浊液。
实施例六
将100mg石墨烯加入100ml乙二醇中，超声分散1小时，得石墨烯分散液，然后加入10ml氯化钛搅拌60分钟，得到米黄色凝胶，凝胶移入反应釜于200℃，反应24小时，得石墨烯和二氧化钛复合材料。将反应物用无水乙醇和去离子水清洗2~3次，在60℃烘干、研磨得到石墨烯和二氧化钛复合光触媒材料。
石墨烯和二氧化钛复合光触媒杀菌除臭剂组成如下：石墨烯和二氧化钛复合光触媒粉体15%；丙烯酸乳液30%；去离子水48%；分散剂3%；偶联剂3%；消泡剂1%。
将石墨烯和二氧化钛复合光触媒粉体置于混合器中，加入丙烯酸乳液、去离子水、分散剂、偶联剂、消泡剂搅拌混合均匀，然后慢慢加入三辊机中碾磨成均匀乳浊液。
将制得的石墨烯和二氧化钛光触媒杀菌除臭剂用涂布法涂布在活性炭纤维布上。将涂布石墨烯和二氧化钛光触媒杀菌除臭剂的活性炭纤维布置于120℃烘箱中烘干，并裁剪成80*30*5mm的条块，放入120升的冰箱冷藏室内，关闭冰箱门，注入2微升的乙硫醇，24小时后，从冰箱冷藏室抽取1毫升的气体，注入气相色谱仪中测定，取得乙硫醇的残余量。同时，做乙硫醇空白试验，然后计算石墨烯和二氧化钛光触媒杀菌除臭剂的除臭效率，以此来反应石墨烯和二氧化钛光触媒杀菌除臭剂催化降解乙硫醇效果。
经光触媒除臭实验证明，石墨烯和二氧化钛光触媒杀菌除臭剂具有高效光催化性能，与单一的纳米二氧化钛光触媒除臭剂相比，性能更加优越，具体结果见表1和表2所示。
石墨烯和二氧化钛光触媒杀菌除臭剂的杀菌性能测试：
在紫外线照射下，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌24小时的抗菌率为99.99%。
表1：
石墨烯和二氧化钛光触媒杀菌除臭剂对乙硫醇、三甲胺的分解能力
表2：
二氧化钛光触媒除臭剂的除异味能力
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种石墨烯和二氧化钛复合光触媒杀菌除臭剂，其特征在于，包括：石墨烯和二氧化钛复合光触媒粉体5~20%；丙烯酸聚合体20~30%；去离子水40~60%；分散剂0.3~5%；偶联剂0.2~4%；消泡剂0.1~1%。
2.一种石墨烯和二氧化钛复合光触媒杀菌除臭剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将5~100mg氧化石墨溶于20~100ml的有机溶剂中超声波分散30~60分钟；
在氧化石墨烯的分散液中加入钛的化合物，氧化石墨烯与钛的化合物的质量比为1:10~1:200，搅拌30~60分钟，再加入1~40ml去离子水，搅拌30~60分钟；
将上述混合物移至反应釜中，在60~200℃的温度下反应0.5~24小时，得到石墨烯和二氧化钛复合材料；
将所述石墨烯和二氧化钛复合材料用无水乙醇及去离子水清洗2~3次，在60~80℃的温度下烘干，研磨得到石墨烯和二氧化钛复合光触媒材料；
将石墨烯和二氧化钛复合光触媒粉体置于高速搅拌器中，加入去离子水、丙烯酸聚合体、分散剂、偶联剂、消泡剂，高速搅拌制成悬浊液。
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