CN109403137B - 光触媒纸张及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于纸张领域，具体涉及一种光触媒纸张及其制备方法。制备方法包括下述步骤：1)二氧化钛粉末的制备：2)通过掺杂贵金属调整二氧化钛对于光源的要求；3)将步骤2)得到的掺杂二氧化钛分散于乙醇中、再加入分散剂混合得到涂布液；其中，分散剂用量约为二氧化钛总质量的1％；4)将步骤3)得到的涂布液涂布在纸张的表面。相比于高温灭菌等方式，此发明具有较好的便捷性。不需要特定的机器来定期进行复杂的处理，在可见光等光照下即可达到有害物质分解、保护健康的目的。

Description

光触媒纸张及其制备方法
技术领域
本发明属于纸张领域，具体涉及一种光触媒纸张及其制备方法。
背景技术
纸张，长久以来就是人类生活中不可获取的工具。无论是作为信息和知识的载体，还是作为重要的包装、装饰材料，纸张都在发挥着重要的作用。随着近些年“环保”、“健康”等理念的盛行，以及国家“限塑令”的大力推展，纸张正逐步代替塑料等污染性较强的材质成为各种商品的主要包装材料。
因此，人们对于各种包装纸张的环保性、抗霉性乃至抗菌性都有了更高的要求。尤其对于食品卫生品的包装纸而言，纸张是否安全，是否能够抗菌就显得十分重要了。而对于一些需要长期保存的收藏品而言，其包装纸盒不仅需要保持短时间的精美、更需要有相当的抗菌防霉能力，以能够长时间地、在各种保存环境中保持基本的状态，不发生霉变等有碍美观的变化。
目前市面上对于改善包装纸清洁、抗菌性的主要处理方法是高温灭菌。例如常见的各种纸盒装牛奶，大多都采用这种高温灭菌包装纸。但是，高温灭菌包装纸严格意义上只是在包装纸投入使用之前对其进行灭菌处理，并不具有真正意义上的、长期的、可持续的、多方位的“抗菌性”。在较大的市场需求和较少的可供选择包装纸产品的矛盾下，利用可持续分解、且可分解多种细菌和有毒物质的光触媒技术制造一种新型的、抗菌环保且持续有效的纸张就显得具有较大的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光触媒纸张及其制备方法。
本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：
一种光触媒纸张的制备方法，包括下述步骤：
1)二氧化钛粉末的制备：a)：将钛酸丁酯1质量份与无水乙醇2-8质量份混合，加酸调节pH为2.3-2.7，加入表面活性剂；b)：所述的钛酸丁酯和表面活性剂的摩尔比为1：0.5-3；冰醋酸以无水乙醇水溶液稀释后滴加到步骤a)得到的溶液中；所述的钛酸丁酯和冰醋酸的摩尔比为3-5：1；形成稳定透明的淡黄色凝胶，将陈化干燥得到二氧化钛粉末；
2)通过掺杂贵金属调整二氧化钛对于光源的要求；
将步骤1)得到的纯净纳米二氧化钛粉末与纳米Pt金属混合，其中Pt金属含量为为二氧化钛粉末的0.05-0.2％；通过激光脉冲处理促使Pt原子掺杂到纳米二氧化钛粒子的活性区域；纯净的纳米二氧化钛粉末，只能吸收400nm以下的紫外光，在自然环境下，紫外光占有比例较低，不足自然光的10％，因而纯净的纳米二氧化钛基本没有光触媒的功效。要想达到光触媒纸张在可见光下发生分解反应的效果，需要拓宽其光波吸收范围。可采用特殊材料的配制掺杂技术来对光触媒进行可见光诱导。通过利用被称为“光触媒的维生素”的纳米贵金属(铂、铑、钯等)与光触媒材料进行配位螯合，很大程度上促进光生载流子的分离效率和抑制电子-空穴的重新复合，从而进一步拓宽了二氧化钛的光波吸收范围。通过纳米贵金属的配位螯合，将光触媒的吸收波长范围拓展到780nm甚至更长，即可达到改进后的光触媒纸张可在可见光下即可发挥分解作用。
3)将步骤2)得到的掺杂二氧化钛分散于乙醇中、再加入分散剂聚丙烯酸盐混合得到涂布液；其中，分散剂用量约为二氧化钛总质量的1％；
4)将步骤3)得到的涂布液涂布在纸张的表面。
步骤4)的纸张需要预先进行非活性纳米陶瓷涂覆以起到隔离作用。光触媒对纸张表面纤维造成破坏，可以利用非活性的陶瓷物质来阻隔这种破坏。
优选的，包括下述步骤：1)二氧化钛粉末的制备：a)：将钛酸丁酯1质量份与无水乙醇6质量份混合，加酸调节pH为2.3-2.7，加入表面活性剂；b)：所述的钛酸丁酯和表面活性剂的摩尔比为1：2；冰醋酸以无水乙醇水溶液稀释后滴加到步骤a)得到的溶液中；所述的钛酸丁酯和冰醋酸的摩尔比为4：1；形成稳定透明的淡黄色凝胶，将陈化干燥得到二氧化钛粉末；
2)通过掺杂贵金属调整二氧化钛对于光源的要求；
将步骤1)得到的纯净纳米二氧化钛粉末与纳米Pt金属混合，其中Pt金属含量为为二氧化钛粉末的0.1％；通过激光脉冲处理促使Pt原子掺杂到纳米二氧化钛粒子的活性区域；
3)将步骤2)得到的掺杂二氧化钛分散于乙醇中、再加入分散剂混合得到涂布液；其中，分散剂用量约为二氧化钛总质量的1％；
4)将步骤3)得到的涂布液涂布在纸张的表面。
具体的，所述的分散剂为聚丙烯酸盐。
本申请还包括一种根据所述的制备方法得到的光触媒纸张。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)安全性。光触媒纸张无毒、无害，对人体安全可靠当光照分解时，也不会产生污染。并且具有较高的杀菌性能，适宜于作为特殊商品的包装纸。
(2)便捷性。相比于高温灭菌等方式，此发明具有较好的便捷性。不需要特定的机器来定期进行复杂的处理，在可见光等光照下即可达到有害物质分解、保护健康的目的。
(3)环保性。光照处理后的纸张，TiO2对周围环境无任何副作用，经美国 FDA认证，TiO2使用非常安全，甚至可以作为食品、药品添加剂，是毒性大、耐热性差的有机类抗菌剂的理想替代品。
(4)持续性。在正常环境条件下，只要不过分磨损、人为破坏，光触媒本身不会发生变化和损耗，在光的照射下，光触媒纸张可以持续不断地分解反应，不必担心分解不完全导致效果变差的情况。
(5)高效性。光触媒效能很高，本身不参与反应，可以长久使用，绿色环保，效用高。
具体实施方式
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合最佳实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1：
一种光触媒纸张的制备方法，包括下述步骤：
1)二氧化钛粉末的制备：a)：将钛酸丁酯1质量份与无水乙醇6质量份混合，加酸调节pH为2.3-2.7，加入表面活性剂曲拉通X-100；b)：所述的钛酸丁酯和表面活性剂的摩尔比为1：2；冰醋酸以无水乙醇水溶液稀释后滴加到步骤a)得到的溶液中；所述的钛酸丁酯和冰醋酸的摩尔比为4：1；形成稳定透明的淡黄色凝胶，将陈化干燥得到二氧化钛粉末；
2)通过掺杂贵金属调整二氧化钛对于光源的要求；
将步骤1)得到的纯净纳米二氧化钛粉末与纳米Pt金属混合，其中Pt金属含量为为二氧化钛粉末的1％；通过激光脉冲处理促使Pt原子掺杂到纳米二氧化钛粒子的活性区域；
3)将步骤2)得到的掺杂二氧化钛分散于乙醇中、再加入分散剂聚丙烯酸盐混合得到涂布液；其中，分散剂用量约为二氧化钛总质量的1％；
4)将步骤3)得到的涂布液涂布在纸张的表面。所述的纸张需要预先进行非活性纳米陶瓷涂覆以起到隔离作用。
实施例2：
一种光触媒纸张的制备方法，包括下述步骤：
1)二氧化钛粉末的制备：a)：将钛酸丁酯1质量份与无水乙醇6质量份混合，加酸调节pH为2.3-2.7，加入表面活性剂曲拉通X-100；b)：所述的钛酸丁酯和表面活性剂的摩尔比为1：0.5；冰醋酸以无水乙醇水溶液稀释后滴加到步骤a) 得到的溶液中；所述的钛酸丁酯和冰醋酸的摩尔比为3：1；形成稳定透明的淡黄色凝胶，将陈化干燥得到二氧化钛粉末；
2)通过掺杂贵金属调整二氧化钛对于光源的要求；
将步骤1)得到的纯净纳米二氧化钛粉末与纳米Pt金属混合，其中Pt金属含量为为二氧化钛粉末的0.05％；通过激光脉冲处理促使Pt原子掺杂到纳米二氧化钛粒子的活性区域；
3)将步骤2)得到的掺杂二氧化钛分散于乙醇中、再加入分散剂聚丙烯酸盐混合得到涂布液；其中，分散剂用量约为二氧化钛总质量的1％；
4)将步骤3)得到的涂布液涂布在纸张的表面。所述的纸张需要预先进行非活性纳米陶瓷涂覆以起到隔离作用。
实施例3：一种光触媒纸张的制备方法，包括下述步骤：
1)二氧化钛粉末的制备：a)：将钛酸丁酯1质量份与无水乙醇6质量份混合，加酸调节pH为2.3-2.7，加入表面活性剂曲拉通X-100；b)：所述的钛酸丁酯和表面活性剂的摩尔比为1：3；冰醋酸以无水乙醇水溶液稀释后滴加到步骤a)得到的溶液中；所述的钛酸丁酯和冰醋酸的摩尔比为5：1；形成稳定透明的淡黄色凝胶，将陈化干燥得到二氧化钛粉末；
2)通过掺杂贵金属调整二氧化钛对于光源的要求；
将步骤1)得到的纯净纳米二氧化钛粉末与纳米Pt金属混合，其中Pt金属含量为为二氧化钛粉末的2％；通过激光脉冲处理促使Pt原子掺杂到纳米二氧化钛粒子的活性区域；
3)将步骤2)得到的掺杂二氧化钛分散于乙醇中、再加入分散剂聚丙烯酸盐混合得到涂布液；其中，分散剂用量约为二氧化钛总质量的1％；
4)将步骤3)得到的涂布液涂布在纸张的表面。所述的纸张需要预先进行非活性纳米陶瓷涂覆以起到隔离作用。
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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种光触媒纸张的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
1）二氧化钛粉末的制备：a）：将钛酸丁酯1质量份与无水乙醇2-8质量份混合，加酸调节pH为2.3-2.7，加入表面活性剂；b）：所述的钛酸丁酯和表面活性剂的摩尔比为1：0.5-3；冰醋酸以无水乙醇水溶液稀释后滴加到步骤a）得到的溶液中；所述的钛酸丁酯和冰醋酸的摩尔比为3-5：1；形成稳定透明的淡黄色凝胶，将陈化干燥得到二氧化钛粉末；
2）通过掺杂贵金属调整二氧化钛对于光源的要求；
将步骤1)得到的纯净纳米二氧化钛粉末与纳米Pt金属混合，其中Pt金属含量为二氧化钛粉末的0.05-0.2%；通过激光脉冲处理促使Pt原子掺杂到纳米二氧化钛粒子的活性区域；
3）将步骤2）得到的掺杂二氧化钛分散于乙醇中、再加入分散剂混合得到涂布液；其中，分散剂用量为二氧化钛总质量的1%；
4）将步骤3）得到的涂布液涂布在纸张的表面；所述的纸张需要预先进行非活性纳米陶瓷涂覆以起到隔离作用。
2.根据权利要求1所述的光触媒纸张的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
1）二氧化钛粉末的制备：a）：将钛酸丁酯1质量份与无水乙醇6质量份混合，加酸调节pH为2.3-2.7，加入表面活性剂；b）：所述的钛酸丁酯和表面活性剂的摩尔比为1：2；冰醋酸以无水乙醇水溶液稀释后滴加到步骤a）得到的溶液中；所述的钛酸丁酯和冰醋酸的摩尔比为4：1；形成稳定透明的淡黄色凝胶，将陈化干燥得到二氧化钛粉末；
2）通过掺杂贵金属调整二氧化钛对于光源的要求；
将步骤1)得到的纯净纳米二氧化钛粉末与纳米Pt金属混合，其中Pt金属含量为二氧化钛粉末的0.1%；通过激光脉冲处理促使Pt原子掺杂到纳米二氧化钛粒子的活性区域；
3）将步骤2）得到的掺杂二氧化钛分散于乙醇中、再加入分散剂混合得到涂布液；其中，分散剂用量为二氧化钛总质量的1%；
4）将步骤3）得到的涂布液涂布在纸张的表面。
3.根据权利要求1所述的光触媒纸张的制备方法，其特征在于,所述的分散剂为聚丙烯酸盐。
4.一种根据权利要求1-3任一项所述的制备方法得到的光触媒纸张。
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