CN112694346A - 一种光触媒抗菌防霉多孔陶瓷及其制备方法和应用 - Google Patents
一种光触媒抗菌防霉多孔陶瓷及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112694346A CN112694346A CN202011560036.7A CN202011560036A CN112694346A CN 112694346 A CN112694346 A CN 112694346A CN 202011560036 A CN202011560036 A CN 202011560036A CN 112694346 A CN112694346 A CN 112694346A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- porous ceramic
- antibacterial
- sol
- photocatalyst
- mixed solution
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 96
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 74
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 title claims abstract description 64
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 title claims abstract description 37
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 63
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 42
- BSWGGJHLVUUXTL-UHFFFAOYSA-N silver zinc Chemical compound [Zn].[Ag] BSWGGJHLVUUXTL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 34
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical group [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- ONDPHDOFVYQSGI-UHFFFAOYSA-N zinc nitrate Chemical group [Zn+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ONDPHDOFVYQSGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 21
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 230000000843 anti-fungal effect Effects 0.000 claims description 14
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 14
- 229940121375 antifungal agent Drugs 0.000 claims description 13
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 12
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 11
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 10
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 claims description 9
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 claims description 9
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 claims description 9
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 8
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 claims description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 7
- YHWCPXVTRSHPNY-UHFFFAOYSA-N butan-1-olate;titanium(4+) Chemical compound [Ti+4].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-] YHWCPXVTRSHPNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229960000583 acetic acid Drugs 0.000 claims description 5
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 claims description 5
- 239000012362 glacial acetic acid Substances 0.000 claims description 5
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 3
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 3
- 230000001476 alcoholic effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 claims description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 10
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 abstract description 9
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 18
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 7
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 7
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 6
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 6
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 6
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 5
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 5
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 5
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 4
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 4
- 239000010408 film Substances 0.000 description 4
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 3
- 241000191967 Staphylococcus aureus Species 0.000 description 3
- -1 artificial boards Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- QRJOYPHTNNOAOJ-UHFFFAOYSA-N copper gold Chemical compound [Cu].[Au] QRJOYPHTNNOAOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 229910052588 hydroxylapatite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;hydroxide;triphosphate Chemical compound [OH-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D 0.000 description 2
- 238000013032 photocatalytic reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 208000017667 Chronic Disease Diseases 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- 241000245772 Gasteria Species 0.000 description 1
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 1
- 206010048038 Wound infection Diseases 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N Zinc dication Chemical compound [Zn+2] PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000357 carcinogen Toxicity 0.000 description 1
- 239000003183 carcinogenic agent Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N ethanol;hydrate Chemical compound O.CCO IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 208000032839 leukemia Diseases 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002127 nanobelt Substances 0.000 description 1
- 238000000643 oven drying Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- MFPVDOIQNSMNEW-UHFFFAOYSA-N silver oxygen(2-) titanium(4+) Chemical compound [O--].[O--].[Ti+4].[Ag+] MFPVDOIQNSMNEW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- LLZRNZOLAXHGLL-UHFFFAOYSA-J titanic acid Chemical compound O[Ti](O)(O)O LLZRNZOLAXHGLL-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明提供一种光触媒抗菌防霉多孔陶瓷及其制备方法和应用。所述光触媒抗菌防霉多孔陶瓷包括:由Ag‑Zn共掺的TiO2溶胶形成的薄膜层和多孔陶瓷层。本发明通过光催化降解技术与金属离子抗菌防霉技术相结合,实现多孔陶瓷制品高效、持久的抗菌防霉功效,同时所述光触媒抗菌防霉多孔陶瓷还具备光催化降解甲醛等有害气体的效果。
Description
技术领域
本发明属于室内材料技术领域,具体涉及一种光触媒抗菌防霉多孔陶瓷及其制备方法和应用。
背景技术
甲醛等有害气体是世界上公认的潜在致癌物质之一,常见于室内材料中的涂料、油漆、人造板、粘结剂等。经过相关研究,发现甲醛的释放期可长达三至十五年。当人们长期处于含有甲醛等危害气体的室内环境中,容易造成人体多种慢性疾病甚至白血病等癌症,从而对人体产生巨大的伤害,严重影响家庭生活质量。目前室内除甲醛等有害气体的方法主要有物理吸附法、植物净化法、光催化法等。其中,光催化技术不含其它有害物质,且降解甲醛后不产生其它有害物质,绿色健康环保。
由于光催化降解技术可以在常温常压下进行,操作简单方便,因此近年来在降解有害气体领域得到广泛关注和应用。在日常生活中,到处存在细菌、真菌以及病毒等各种微生物,当人体接触到这些微生物后,易传播并引起多种疾病。尤其是破损皮肤接触后,更容易引起创伤感染,对人体健康产生极大威胁。为满足人们对健康环境卫生的需求,研发工作者已开发出各种抗菌材料,包括有机抗菌材料、无机抗菌材料以及天然抗菌材料等。
目前,以纳米TiO2作为半导体光催化剂,仍然存在反应活性低、光响应范围窄、分散性差等问题,从而造成光催化效率不高。另外,单纯以TiO2作为光触媒抗菌材料,抗菌率较低,不能完全满足当前人们对安全健康卫生环境的高需求。
CN108187692A公开了一种负载双金属的二氧化钛纳米多孔陶瓷催化剂及其制备方法和应用。所述的催化剂以二氧化钛纳米多孔陶瓷膜为载体,以金铜双金属纳米颗粒为活性组分;所述催化剂的制备方法包括步骤:(1)钛酸纳米带通过压滤、烧结制得二氧化钛纳米多孔陶瓷膜;(2)采用一步沉积沉淀法将金铜双金属纳米颗粒负载到陶瓷膜上,经过H2还原,制得负载金铜双金属的二氧化钛纳米多孔陶瓷催化剂。该多孔陶瓷仍然存在反应活性低、光响应范围窄、分散性差等问题,从而造成光催化效率不高,且以金铜为负载金属对于抗菌和抗霉率较低,不能完全满足当前人们对安全健康卫生环境的高需求。
CN101497003A公开了一种以多孔陶瓷膜基体为载体,通过溶胶-凝胶技术制得羟基磷灰石溶胶和银-二氧化钛复合溶胶,载体膜先后经过二次溶胶-凝胶浸渍、干燥、焙烧,得到孔径为100-1900nm、孔隙率为20-55%的载银二氧化钛/羟基磷灰石光催化复合陶瓷分离膜。同样地,该陶瓷分离膜也存在反应活性低、光响应范围窄、分散性差等问题。
因此,开发一种不仅具有光催化降解甲醛能力,同时具有高效抗菌防霉功能的多孔陶瓷是本领域研究的重点。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种光触媒抗菌防霉多孔陶瓷及其制备方法和应用。所述多孔陶瓷具有光催化降解甲醛能力,同时具有高效抗菌防霉能力。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
第一方面,本发明提供一种光触媒抗菌防霉多孔陶瓷,所述光触媒抗菌防霉多孔陶瓷包括:由Ag-Zn共掺的TiO2溶胶形成的薄膜层和多孔陶瓷层。
在本发明中,通过银离子、锌离子改性TiO2,提高TiO2的反应活性,并将其负载于多孔陶瓷表面,有效提高改性纳米TiO2的分散性,从而提高光催化反应活性。另外,由于银离子、锌离子的引入,不仅可以通过纳米TiO2的光触媒作用达到抗菌效果,也可通过金属离子接触作用,达到抗菌防霉效果。
优选地,所述由Ag-Zn共掺的TiO2溶胶形成的薄膜层的厚度为5-20μm,例如可以是5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、12μm、14μm、16μm、18μm、20μm等。
优选地,所述多孔陶瓷层的厚度为5-100mm,例如可以是5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm、50mm、55mm、60mm、65mm、70mm、75mm、80mm、85mm、90mm、95mm、100mm等等。
优选地,所述多孔陶瓷层的孔隙率为50-200ppi,例如可以是50ppi、60ppi、80ppi、100ppi、120ppi、140ppi、160ppi、180ppi、200ppi等。
优选地,所述Ag-Zn共掺的TiO2溶胶由以下制备方法制备得到:
(a)将聚乙烯吡咯烷酮、交联剂和溶剂A混合,得到混合液A;将Ag盐、Zn盐、酸和溶剂B混合,得到混合液B;
(b)将混合液B滴加到混合液A中,搅拌、陈化,得到所述Ag-Zn共掺的TiO2溶胶。
优选地,步骤(1)中,所述混合液A按重量份数计包括:0.05-0.3份(例如可以是0.05份、0.1份、0.15份、0.2份、0.25份、0.3份等)的聚乙烯吡咯烷酮、1-5份(例如可以是1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份等)的钛酸四丁酯和50-100份(例如可以是50份、60份、70份、80份、90份、100份等)的溶剂A。
优选地,步骤(a)中,所述溶剂A为醇溶剂,优选为无水乙醇。
优选地,步骤(a)中,所述混合液B按重量份数计包括:0.01-0.1份(例如可以是0.01份、0.02份、0.03份、0.04份、0.05份、0.06份、0.07份、0.08份、0.09份、0.1份等)的Ag盐、0.01-0.1份(例如可以是0.01份、0.02份、0.03份、0.04份、0.05份、0.06份、0.07份、0.08份、0.09份、0.1份等)的Zn盐、和10-50份(例如可以是10份、15份、20份、25份、30份、35份、40份、45份、50份等)的溶剂B。
优选地,步骤(a)中,所述Ag盐为硝酸银,所述Zn盐为硝酸锌。
优选地,步骤(a)中,所述混合液B所述还包括酸,优选为冰醋酸。
优选地,步骤(a)中,所述混合液B的pH为3-4,例如可以是3、3.2、3.4、3.5、3.6、3.8、4等。
优选地,步骤(a)中,所述溶剂B为体积比为(0.5-3):(10-40)的水和无水乙醇的混合物;
其中,“0.5-3”例如可以是0.5、1、1.5、2、2.5、3等;
其中,“10-40”例如可以是10、15、20、25、30、35、40等。
优选地,步骤(b)中,所述滴加的速率为55-65滴/min,例如可以是55滴/min、56滴/min、57滴/min、58滴/min、59滴/min、60滴/min、61滴/min、62滴/min、63滴/min、64滴/min、65滴/min等。
优选地,步骤(b)中,所述搅拌的时间为20-40min,例如可以是20min、25min、30min、35min、40min等。
优选地,步骤(b)中,所述陈化的温度为20-30℃,例如可以是20℃、22℃、24℃、26℃、28℃、30℃等,所述陈化的时间为20-30h,例如可以是20h、22h、24h、26h、28h、30h等。
第二方面,本发明提供一种如第一方面所述的光触媒抗菌防霉多孔陶瓷的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:
(1)浸渍处理:将多孔陶瓷浸渍于所述Ag-Zn共掺的TiO2溶胶中,烘干;
(2)退火处理:将浸渍后的多孔陶瓷置于马弗炉中进行退火处理,在多孔陶瓷上形成Ag-Zn共掺TiO2薄膜层,得到所述光触媒抗菌防霉多孔陶瓷。
优选地,在步骤(1)的浸渍处理前,所述多孔陶瓷需进行清洗处理:将多孔陶瓷分别于水和无水乙醇中分别超声清洗10-20min(例如可以是10min、12min、14min、16min、18min、20min等)后,在100-110℃(例如可以是100℃、102℃、104℃、106℃、108℃、110℃等)下烘干。
优选地,步骤(1)中,所述浸渍的时间为5-20s(例如可以是5s、6s、7s、8s、9s、10s、12s、14s、16s、18s、20s等),所述浸渍的温度为20-30℃(例如可以是20℃、22℃、24℃、26℃、28℃、30℃等)。
优选地,步骤(1)中,所述浸渍完成后,以20-40mm/s(例如可以是20mm/s、25mm/s、30mm/s、35mm/s、40mm/s等)的速率提拉取出多孔陶瓷。
优选地,步骤(1)中,所述烘干的温度为40-60℃,例如可以是40℃、45℃、50℃、55℃、60℃等。
优选地,步骤(2)中,所述退火处理具体为:以1-3℃/min(例如可以是1℃/min、1.5℃/min、2℃/min、2.5℃/min、3℃/min等)的速率升温至450-550℃(例如可以是450℃、460℃、480℃、500℃、530℃、550℃等),保温30-90min(例如可以是30min、40min、60min、80min、90min等)。
第三方面,本发明提供一种如第一方面所述的光触媒抗菌防霉多孔陶瓷在制备用于吸附甲醛气体的材料中的应用。
本发明所制备的负载型多孔陶瓷可用于室内空气有害气体及细菌净化、水质细菌净化,以及空调、冰箱等家电的抗菌。
相对于现有技术,本发明具有以下有益效果:
(1)本发明通过光催化降解技术与金属离子抗菌防霉技术相结合,实现多孔陶瓷制品高效、持久的抗菌防霉功效,同时具备光催化降解甲醛等有害气体的效果;
(2)对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率均达到99%以上,防霉等级0级,经6h的吸收后甲醛气体的降解率高达90%以上。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了,所述实施例仅仅是帮助理解本发明,不应视为对本发明的具体限制。
下述各组分来源如下所示:聚乙烯吡咯烷酮购于(厂家:国药集团化学试剂有限公司;牌号K30),多孔陶瓷购于(厂家:萍乡市南翔化工填料有限责任公司)。
制备例1
本制备例提供一种Ag-Zn掺杂TiO2溶胶,所述Ag-Zn掺杂TiO2溶胶由以下制备方法制备得到:
(a)在80份的无水乙醇中,加入3份的钛酸四丁酯搅拌10min后,加入0.2份的聚乙烯吡咯烷酮继续搅拌30min,得到混合液A;将1mL去离子水和24mL的无水乙醇混合搅拌10min,滴冰醋酸调节溶液pH值为3.5后,再加入0.05份的硝酸银和0.05份的硝酸锌,搅拌30min至完全溶解,得到混合液B;
(b)将混合液B以60滴/min的速度滴加到混合液A中,持续搅拌30min,在25℃下陈化24h后,得到Ag-Zn掺杂TiO2溶胶。
制备例2
本制备例提供一种Ag-Zn掺杂TiO2溶胶,所述Ag-Zn掺杂TiO2溶胶由以下制备方法制备得到:
(a)在100份的无水乙醇中,加入5份的钛酸四丁酯搅拌10min后,加入0.3份的聚乙烯吡咯烷酮继续搅拌30min,得到混合液A;将3mL去离子水和40mL的无水乙醇混合搅拌10min,滴冰醋酸调节溶液pH值为3后,再加入0.04份的硝酸银和0.06份的硝酸锌,搅拌30min至完全溶解,得到混合液B;
(b)将混合液B以60滴/min的速度滴加到混合液A中,持续搅拌30min,在25℃下陈化24h后,得到Ag-Zn掺杂TiO2溶胶。
制备例3
本制备例提供一种Ag-Zn掺杂TiO2溶胶,所述Ag-Zn掺杂TiO2溶胶由以下制备方法制备得到:
(a)在50份的无水乙醇中,加入1份的钛酸四丁酯搅拌10min后,加入0.1份的聚乙烯吡咯烷酮继续搅拌30min,得到混合液A;将.5mL去离子水和10mL的无水乙醇混合搅拌10min,滴冰醋酸调节溶液pH值为4后,再加入0.06份的硝酸银和0.04份的硝酸锌,搅拌30min至完全溶解,得到混合液B;
(b)将混合液B以60滴/min的速度滴加到混合液A中,持续搅拌30min,在25℃下陈化24h后,得到Ag-Zn掺杂TiO2溶胶。
制备例4
本制备例提供一种Ag-Zn掺杂TiO2溶胶,与制备例1的区别仅在于,硝酸银的添加量为0.01份,硝酸锌的添加量为0.09份,其他制备方法同制备例1。
制备例5
本制备例提供一种Ag-Zn掺杂TiO2溶胶,与制备例1的区别仅在于,硝酸银的添加量为0.09份,硝酸锌的添加量为0.01份,其他制备方法同制备例1。
制备例6
本制备例提供一种Ag-Zn掺杂TiO2溶胶,与制备例1的区别仅在于,所述混合液A中无水乙醇的添加量为40份,其他制备方法同制备例1。
制备例7
本制备例提供一种Ag-Zn掺杂TiO2溶胶,与制备例1的区别仅在于,所述混合液A中无水乙醇的添加量为120份,其他制备方法同制备例1。
制备例8
本制备例提供一种Ag-Zn掺杂TiO2溶胶,与制备例1的区别仅在于,将混合液B以70滴/min的速度滴加到混合液A中,其他制备方法同制备例1。
对比制备例1
本对比制备例提供一种Ag掺杂TiO2溶胶,与制备例1的区别仅在于,步骤(1)所述混合液B中不再添加硝酸银,而硝酸锌含量增至0.1份,其他制备方法同制备例1。
对比制备例2
本对比制备例提供一种Zn掺杂TiO2溶胶,与制备例1的区别仅在于,步骤(1)所述混合液B中不再添加硝酸锌,而硝酸银含量增至0.1份,其他制备方法同制备例1。
对比制备例3
本对比制备例提供一种TiO2溶胶,所述TiO2溶胶由以下制备方法制备得到:在80份的无水乙醇中,加入3份的钛酸四丁酯搅拌10min后,加入0.2份的聚乙烯吡咯烷酮继续搅拌30min,在25℃下陈化24h后,得到所述TiO2溶胶。
实施例1
本实施例提供一种光触媒抗菌防霉多孔陶瓷,所述光触媒抗菌防霉多孔陶瓷由以下制备方法制备得到:
(1)将多孔陶瓷分别于去离子水超声清洗15min,再置于无水乙醇中超声清洗15min,然后置于烘箱内105℃烘干,自然冷却至室温后备用;将清洗干燥后的多孔陶瓷浸入制备例1提供的Ag-Zn掺杂TiO2溶胶中,浸渍时间10s,然后以30mm/s的速率提拉取出,将取出的多孔陶瓷置于烘箱内,于50℃下进行烘干处理;
(2)将烘干后的多孔陶瓷置于马弗炉中进行退火处理。马弗炉的升温速率为2℃/min,升温至500℃,保温60min后,随炉自然冷却至室温,取出,得到光触媒抗菌防霉多孔陶瓷。
实施例2
本实施例提供一种光触媒抗菌防霉多孔陶瓷,所述光触媒抗菌防霉多孔陶瓷由以下制备方法制备得到:
(1)将多孔陶瓷分别于去离子水超声清洗15min,再置于无水乙醇中超声清洗15min,然后置于烘箱内105℃烘干,自然冷却至室温后备用;将清洗干燥后的多孔陶瓷浸入制备例1提供的Ag-Zn掺杂TiO2溶胶中,浸渍时间5s,然后以20mm/s的速率提拉取出,将取出的多孔陶瓷置于烘箱内,于50℃下进行烘干处理;
(2)将烘干后的多孔陶瓷置于马弗炉中进行退火处理。马弗炉的升温速率为2℃/min,升温至450℃,保温90min后,随炉自然冷却至室温,取出,得到光触媒抗菌防霉多孔陶瓷。
实施例3
本实施例提供一种光触媒抗菌防霉多孔陶瓷,所述光触媒抗菌防霉多孔陶瓷由以下制备方法制备得到:
(1)将多孔陶瓷分别于去离子水超声清洗15min,再置于无水乙醇中超声清洗15min,然后置于烘箱内105℃烘干,自然冷却至室温后备用;将清洗干燥后的多孔陶瓷浸入制备例1提供的Ag-Zn掺杂TiO2溶胶中,浸渍时间20s,然后以40mm/s的速率提拉取出,将取出的多孔陶瓷置于烘箱内,于50℃下进行烘干处理;
(2)将烘干后的多孔陶瓷置于马弗炉中进行退火处理。马弗炉的升温速率为2℃/min,升温至550℃,保温30min后,随炉自然冷却至室温,取出,得到光触媒抗菌防霉多孔陶瓷。
实施例4-10
本实施例提供一种光触媒抗菌防霉多孔陶瓷,与实施例1的区别仅在于,将制备例1提供的Ag-Zn掺杂TiO2溶胶相对应地替换为制备例2-8提供的Ag-Zn掺杂TiO2溶胶。
实施例11
本实施例提供一种光触媒抗菌防霉多孔陶瓷,与实施例1的区别仅在于,浸渍后以45mm/s的速率进行提拉。
实施例12
本实施例提供一种光触媒抗菌防霉多孔陶瓷,与实施例1的区别仅在于,马弗炉的升温速率为0.5℃/min。
实施例13
本实施例提供一种光触媒抗菌防霉多孔陶瓷,与实施例1的区别仅在于,马弗炉的升温速率为5℃/min。
实施例14
本实施例提供一种光触媒抗菌防霉多孔陶瓷,与实施例1的区别仅在于,马弗炉的升温速率为2℃/min,升温至400℃,保温60min。
实施例15
本实施例提供一种光触媒抗菌防霉多孔陶瓷,与实施例1的区别仅在于,马弗炉的升温速率为2℃/min,升温至600℃,保温20min。
对比例1
本对比例提供一种光触媒抗菌防霉多孔陶瓷,与实施例1的区别仅在于,将制备例1提供的Ag-Zn掺杂TiO2溶胶相对应地替换为对比制备例1提供的Ag掺杂TiO2溶胶。
对比例2
本对比例提供一种光触媒抗菌防霉多孔陶瓷,与实施例1的区别仅在于,将制备例1提供的Ag-Zn掺杂TiO2溶胶相对应地替换为对比制备例2提供的Zn掺杂TiO2溶胶。
对比例3
本对比例提供一种光触媒抗菌防霉多孔陶瓷,与实施例1的区别仅在于,将制备例1提供的Ag-Zn掺杂TiO2溶胶相对应地替换为对比制备例3提供的TiO2溶胶。
性能测试
分别对上述实施例1-15提供的光触媒抗菌防霉多孔陶瓷和对比例1-3提供的多孔陶瓷进行如下测试:
(1)大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率测试:按照JC/T897:2014《抗菌陶瓷制品抗菌性能》公开的测试方法进行测定;
(2)防霉测试:按照GB/T 24128-2009测试方法进行测定;
(3)甲醛降解率测定:在10m3的密闭空间内放置装有2只50W氙灯(模拟太阳光源)和待测样品,让液相甲醛挥发使室内达到20mg/m3,分别于1h和4h后测定该密闭空间内甲醛气体的含量C(挥发的甲醛气体的测试方法采用GB/T 18204.26-2000标准),则甲醛的去除率R/%=[(20-C)/20]×100%:
具体测试结果如下表1所示:
表1
由表1测试数据可知,本发明通过光催化降解技术与金属离子接触抗菌防霉技术相结合,实现多孔陶瓷制品高效、持久的抗菌防霉功效,同时具备光催化降解甲醛等有害气体的效果;对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率均达到99%以上,防霉等级0级,经6h的吸收后甲醛气体的降解率高达90%以上。
由实施例1和实施例6、7的对比可知,银或锌中任一组分含量过少时,二者协同效果减弱,金属离子接触抗菌防霉效果较低,且在一定程度上对于协助TiO2发挥光催化降解的能力降低。
由实施例1和实施例8、9的对比可知,Ag-Zn掺杂TiO2溶胶过浓时较难在多孔陶瓷的空隙间流动,因此在多孔陶瓷形成的薄膜层可能会薄厚不均一,因此制得的多孔陶瓷的抗菌防霉功效及降解甲醛能力有所下降;Ag-Zn掺杂TiO2溶胶过稀时,其较难附着于多孔陶瓷的空隙间。也会造成制得的多孔陶瓷的抗菌防霉功效及降解甲醛能力有所下降。
由实施例1和对比例1、2的对比可知,本发明由Ag-Zn共掺的TiO2溶胶形成的薄膜层相比于单一的金属掺的TiO2溶胶形成的薄膜层金属离子接触抗菌防霉效果;由实施例1和对比例3的对比可知,本发明由Ag-Zn共掺的TiO2溶胶形成的薄膜层相比于仅由TiO2溶胶形成的薄膜层来说,甲醛气体的降解率提升明显的。
综上所述,本发明所述Ag-Zn共掺的TiO2溶胶形成的薄膜层能够更快的吸收光波中280-320nm的光,更快发生光催化反应,使附着在陶瓷表面的氧气和水分子激发生成具有超活性的OH-和O2自由基,这些具有强氧化性的自由基可以更为迅速的将有机物如甲醛、细菌等分解为二氧化碳和水,实现孔多陶瓷制品高效、持久的抗菌防霉功效。
申请人声明,本发明通过上述实施例来说明所述光触媒抗菌防霉多孔陶瓷及其制备方法和应用,但本发明并不局限于上述实施例,即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种光触媒抗菌防霉多孔陶瓷,其特征在于,所述光触媒抗菌防霉多孔陶瓷包括:由Ag-Zn共掺的TiO2溶胶形成的薄膜层和多孔陶瓷层。
2.根据权利要求1所述的光触媒抗菌防霉多孔陶瓷,其特征在于,所述由Ag-Zn共掺的TiO2溶胶形成的薄膜层的厚度为5-20μm。
3.根据权利要求1或2所述的光触媒抗菌防霉多孔陶瓷,其特征在于,所述多孔陶瓷层的厚度为5-100mm;
优选地,所述多孔陶瓷层的孔隙率为50-200ppi。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的光触媒抗菌防霉多孔陶瓷,其特征在于,所述Ag-Zn共掺的TiO2溶胶由以下制备方法制备得到:
(a)将聚乙烯吡咯烷酮、交联剂和溶剂A混合,得到混合液A;将Ag盐、Zn盐、酸和溶剂B混合,得到混合液B;
(b)将混合液B滴加到混合液A中,搅拌、陈化,得到所述Ag-Zn共掺的TiO2溶胶。
5.根据权利要求4所述的光触媒抗菌防霉多孔陶瓷,其特征在于,步骤(1)中,所述混合液A按重量份数计包括:0.05-0.3份的聚乙烯吡咯烷酮、1-5份的钛酸四丁酯和50-100份的溶剂A;
优选地,步骤(a)中,所述溶剂A为醇溶剂,优选为无水乙醇;
优选地,步骤(a)中,所述混合液B按重量份数计包括:0.01-0.1份的Ag盐、0.01-0.1份的Zn盐、和10-50份的溶剂B;
优选地,步骤(a)中,所述Ag盐为硝酸银,所述Zn盐为硝酸锌;
优选地,步骤(a)中,所述混合液B所述还包括酸,优选为冰醋酸;
优选地,步骤(a)中,所述混合液B的pH为3-4;
优选地,步骤(a)中,所述溶剂B为体积比为(0.5-3):(10-40)的水和无水乙醇的混合物。
6.根据权利要求4或5所述的光触媒抗菌防霉多孔陶瓷,其特征在于,步骤(b)中,所述滴加的速率为55-65滴/min;
优选地,步骤(b)中,所述搅拌的时间为20-40min;
优选地,步骤(b)中,所述陈化的温度为20-30℃,所述陈化的时间为20-30h。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的光触媒抗菌防霉多孔陶瓷的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:
(1)浸渍处理:将多孔陶瓷浸渍于所述Ag-Zn共掺的TiO2溶胶中,烘干;
(2)退火处理:将浸渍后的多孔陶瓷置于马弗炉中进行退火处理,在多孔陶瓷上形成Ag-Zn共掺TiO2薄膜层,得到所述光触媒抗菌防霉多孔陶瓷。
8.根据权利要求7所述的光触媒抗菌防霉多孔陶瓷的制备方法,其特征在于,在步骤(1)的浸渍处理前,所述多孔陶瓷需进行清洗处理:将多孔陶瓷分别在水和无水乙醇中分别超声清洗10-20min后,在100-110℃下烘干;
优选地,步骤(1)中,所述浸渍的时间为5-20s,所述浸渍的温度为20-30℃;
优选地,步骤(1)中,所述浸渍完成后,以20-40mm/s的速率提拉取出多孔陶瓷;
优选地,步骤(1)中,所述烘干的温度为40-60℃。
9.根据权利要求7或8所述的光触媒抗菌防霉多孔陶瓷的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,所述退火处理具体为:以1-3℃/min的速率升温至450-550℃,保温30-90min。
10.根据权利要求1-6中任一项所述的光触媒抗菌防霉多孔陶瓷可以用于制备吸附甲醛气体材料中应用。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011560036.7A CN112694346A (zh) | 2020-12-25 | 2020-12-25 | 一种光触媒抗菌防霉多孔陶瓷及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011560036.7A CN112694346A (zh) | 2020-12-25 | 2020-12-25 | 一种光触媒抗菌防霉多孔陶瓷及其制备方法和应用 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112694346A true CN112694346A (zh) | 2021-04-23 |
Family
ID=75510397
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202011560036.7A Pending CN112694346A (zh) | 2020-12-25 | 2020-12-25 | 一种光触媒抗菌防霉多孔陶瓷及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112694346A (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115925388A (zh) * | 2022-07-28 | 2023-04-07 | 西安理工大学 | 长效抗菌日用陶瓷的制备方法 |
TWI821791B (zh) * | 2021-11-17 | 2023-11-11 | 京程科技股份有限公司 | 抗菌抗病毒結構 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1393290A (zh) * | 2001-06-25 | 2003-01-29 | 中国科学院化学研究所 | 空气净化材料及其制法和用途 |
CN101058510A (zh) * | 2007-01-19 | 2007-10-24 | 江苏高淳陶瓷股份有限公司 | 高效纳米抗菌功能陶瓷的制备方法和应用 |
WO2012108850A1 (en) * | 2011-02-09 | 2012-08-16 | Gurallar Yapi Malzemeleri Ve Kimya Sanayii Anonim Sirketi | Method of forming antimicrobial layer and products obtained with this method |
CN102872892A (zh) * | 2012-10-24 | 2013-01-16 | 浙江大学苏州工业技术研究院 | 一种泡沫陶瓷基光催化组件及其制备方法 |
CN108201889A (zh) * | 2016-12-17 | 2018-06-26 | 天津发洋环保科技有限公司 | 一种以多孔陶瓷为载体的光触媒空气净化材料 |
CN111471331A (zh) * | 2020-03-24 | 2020-07-31 | 同曦集团有限公司 | 一种抗菌抗病毒防雾涂膜溶胶、护目镜及制备方法 |
CN111892382A (zh) * | 2020-08-10 | 2020-11-06 | 南京同曦同康抗菌材料科技有限公司 | 一种抗菌抗病毒瓷砖及其制备方法 |
-
2020
- 2020-12-25 CN CN202011560036.7A patent/CN112694346A/zh active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1393290A (zh) * | 2001-06-25 | 2003-01-29 | 中国科学院化学研究所 | 空气净化材料及其制法和用途 |
CN101058510A (zh) * | 2007-01-19 | 2007-10-24 | 江苏高淳陶瓷股份有限公司 | 高效纳米抗菌功能陶瓷的制备方法和应用 |
WO2012108850A1 (en) * | 2011-02-09 | 2012-08-16 | Gurallar Yapi Malzemeleri Ve Kimya Sanayii Anonim Sirketi | Method of forming antimicrobial layer and products obtained with this method |
CN102872892A (zh) * | 2012-10-24 | 2013-01-16 | 浙江大学苏州工业技术研究院 | 一种泡沫陶瓷基光催化组件及其制备方法 |
CN108201889A (zh) * | 2016-12-17 | 2018-06-26 | 天津发洋环保科技有限公司 | 一种以多孔陶瓷为载体的光触媒空气净化材料 |
CN111471331A (zh) * | 2020-03-24 | 2020-07-31 | 同曦集团有限公司 | 一种抗菌抗病毒防雾涂膜溶胶、护目镜及制备方法 |
CN111892382A (zh) * | 2020-08-10 | 2020-11-06 | 南京同曦同康抗菌材料科技有限公司 | 一种抗菌抗病毒瓷砖及其制备方法 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI821791B (zh) * | 2021-11-17 | 2023-11-11 | 京程科技股份有限公司 | 抗菌抗病毒結構 |
CN115925388A (zh) * | 2022-07-28 | 2023-04-07 | 西安理工大学 | 长效抗菌日用陶瓷的制备方法 |
CN115925388B (zh) * | 2022-07-28 | 2023-07-25 | 西安理工大学 | 长效抗菌日用陶瓷的制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111185170B (zh) | 一种纳米氧化锌包裹纳米银抗菌复合材料的制备方法 | |
CN112694346A (zh) | 一种光触媒抗菌防霉多孔陶瓷及其制备方法和应用 | |
CN102198405B (zh) | 一种净化室内甲醛用的复合催化剂及其制备方法 | |
CN1331400C (zh) | 复合光触媒抗菌剂的制备方法 | |
CN1317069C (zh) | 多层多孔活性复合TiO2光催化剂的制备方法 | |
CN102151562B (zh) | 一种制备能够对空气进行有效净化的碳纤维布材料的方法 | |
CN109647052A (zh) | 一种抗菌空调滤芯材料的制备方法 | |
CN102233269A (zh) | 同时高效室温去除甲醛和广谱长效抗菌的整体型纳米材料 | |
CN101538123A (zh) | 一种镀有光催化层和抗菌金属离子的自洁净玻璃的制造方法 | |
CN106665651A (zh) | 一种稳定海泡石抗菌粉的制备方法 | |
JP2015521104A (ja) | 光触媒材、その製造方法及び光触媒装置 | |
CN112547459A (zh) | 一种复合抗菌涂层铝箔的制备方法 | |
CN113713586B (zh) | 一种清除甲醛的喷剂 | |
CN1587037A (zh) | 一种载银活性炭及其制备方法与应用 | |
CN113213432B (zh) | 一种纳米过氧化铜及其制备方法和应用 | |
CN103230812B (zh) | 一种光催化空气过滤材料及其制备方法 | |
WO2011071417A1 (ru) | Сорбционно-бактерицидный материал и способ его получения | |
JPH11323597A (ja) | 抗ウイルス抗菌防カビ加工アルミニウム陽極酸化皮膜 | |
CN112960990A (zh) | 一种抗菌防霉抗病毒多孔陶瓷及其制备方法和应用 | |
CN102284291A (zh) | 用于车内空气净化器的二氧化钛负载型纳米冷触媒 | |
CN106396386B (zh) | 一种光致变色保健陶瓷及其制备方法 | |
CN115198526A (zh) | 一种光催化抗菌聚丙烯非织造材料的制备方法 | |
CN110917838B (zh) | 一种光/氧触媒净化剂及其制备方法和应用 | |
CN109772146B (zh) | 空气净化材料及其制备方法和应用 | |
Farah et al. | Synthesis of CuO-TiO2 nano-composite for Escherichia coli disinfection and toluene degradation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210423 |