CN114847278A - 光激发二氧化氯纳米复合消毒凝胶及其制备和使用方法 - Google Patents

光激发二氧化氯纳米复合消毒凝胶及其制备和使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明针对于现有缓释型前体二氧化氯产品存在的问题，提供了一种光激发二氧化氯纳米复合消毒凝胶及其制备和使用方法。本发明的光激发二氧化氯纳米复合消毒凝胶将亚氯酸盐与可见光响应的光催化纳米复合凝胶体系相结合，在可见光作用下，激发纳米光催化材料与水作用生成羟基自由基，所形成的羟基自由基进一步与复合消毒凝胶中的亚氯酸盐反应生产具有强氧化性二氧化氯及活性氯。不同于传统酸化方法制备二氧化氯，本发明二氧化氯形成是完全由光诱导羟基自由基和亚氯酸盐之间的反应触发而得，无需使用任何酸源，反应温和，安全。并且凝胶可有效存储光激发所生成的二氧化氯，可进一步降低二氧化氯的释放速度，延长其释放时间。

Description

光激发二氧化氯纳米复合消毒凝胶及其制备和使用方法
技术领域
本发明属于消毒剂技术领域，特别涉及一种光激发二氧化氯纳米复合消毒凝胶及其制备和使用方法。
背景技术
世界卫生组织将新冠病毒的传播方式分为四种：人际间传播，物表传播，飞沫传播和空气传播。最新的研究结果表明[Zhang,et al,2022]：我们除了需要注意新冠病毒的物表传播，更应该关注新冠病毒的空气传播，因为通过空气吸入导致新冠病毒的感染风险要比接触物体表面导致新冠病毒的传染风险大约高出1000倍。传统消毒技术大多采用喷洒或雾化方式，虽具有较好的瞬间消毒效果，但需要频繁进行，无法做到长期持续有效消毒，耗人工、消毒成本高昂，且缺乏实时空间主动消杀能力。而新一代消杀技术需具备以下特征：1)无需喷涂施工、低成本、长效快速；2)实时表面+空间消杀；3)人体安全、智能可控。
二氧化氯是目前公认的一种高效、低毒、快速、广谱的绿色消毒剂。然而，空气中高浓度的二氧化氯会损害人体呼吸道，对人体健康产生不良影响。二氧化氯的可控制备和低浓度释放是其应用的关键。当前，缓释型前体二氧化氯产品产生二氧化氯气体往往需要依赖酸以激活反应，且反应过程往往不可控，难以人为干预二氧化氯的产生。
光催化技术作为复合高级氧化技术的一种，是指光催化剂在光的照射下产生羟基自由基和氧自由基，使催化剂具有很强的氧化能力，可氧化分解各种有机化合物。目前，对光催化激发反应产生二氧化氯技术已有相关研究。中国专利申请CN113083171A提出一种复合光触媒的ClO2缓释凝胶的制备方法，该方法采用固体酸为主要激活剂制备二氧化氯，该方法在凝胶中引入高分散型改性纳米二氧化钛的目的是待ClO2逐渐释放完毕后，通过分布于凝胶骨架间的纳米TiO2颗粒的光催化作用对吸附在凝胶表面的活性炭吸附物质进行净化。中国专利申请CN105849035A提供一种以照射可见光而产生二氧化氯的组合物。该专利提供一种以照射可见光而产生二氧化氯的组合物，其中，所述组合物包含(A)载持亚氯酸盐的多孔质物质与(B)二氧化钛，所述组合物为固体。使用该发明的组合物时能够以照射可见光区域的光而产生实用量的二氧化氯。此外，能够以调节照射的光的量而容易地调节二氧化氯的产生量。但是，该方法仅仅实现光激发二氧化氯的制备，所制备的二氧化氯无法做到缓释，易导致中局部环境二氧化氯释放浓度过高。
因此，有必要对缓释型前体二氧化氯产品做进一步研发。
发明内容
本发明针对于现有缓释型前体二氧化氯产品存在的问题，提供了一种光激发二氧化氯纳米复合消毒凝胶及其制备和使用方法。本发明的光激发二氧化氯纳米复合消毒凝胶将亚氯酸盐与可见光响应的光催化纳米复合凝胶体系相结合，在可见光作用下，激发纳米光催化材料与水作用生成羟基自由基，所形成的羟基自由基进一步与复合消毒凝胶中的亚氯酸盐反应生产具有强氧化性二氧化氯及活性氯(Reactive chlorine species)。不同于传统酸化方法制备二氧化氯，本发明二氧化氯形成是完全由光诱导羟基自由基和亚氯酸盐之间的反应触发而得，无需使用任何酸源，反应温和，安全。并且凝胶可有效存储光激发所生成的二氧化氯，可进一步降低二氧化氯的释放速度，延长其释放时间。
本发明的技术方案之一为，一种光激发二氧化氯纳米复合消毒凝胶，由固体组分和液体组分组成；
其中，所述固体组分包含如下质量比例的原料：50-100份胶凝材料；40-100份保水剂；0-5份多孔材料吸附剂和0.1-3.0份纳米光催化材料；
所述液体组分包含如下质量比例的原料：100份去离子水，2-20份亚氯酸盐，0.5-5份氯化钠，0.01-2.0份稳定剂和0.01-1.0份双氧水；
所述固体组分和液体组分的质量比例为1:10。
进一步的，上述光激发二氧化氯纳米复合消毒凝胶，所述胶凝材料包含但不限于卡拉胶、琼脂、海藻酸钠、丙烯酸-丙烯酸钠共聚超吸水性树脂中的至少一种；其中，本发明中优先选用的胶凝材料为丙烯酸-丙烯酸钠共聚超吸水性树脂。
进一步的，上述光激发二氧化氯纳米复合消毒凝胶，所述保水剂包含但不限于瓜尔豆胶、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚乙烯醇、锂基膨润土、钠基膨润土、凹凸棒黏土及硅藻土中的至少一种。其中，本发明中优先选用的保水剂为羧甲基纤维素，聚乙烯醇和羟丙基甲基纤维素的混合物，三种物质的质量配比优选为：10:2:3。
进一步的，上述光激发二氧化氯纳米复合消毒凝胶，所述多孔材料吸附剂包含但不限于沸石、海泡石及麦饭石中的至少一种。其中，本发明中优先选用的多孔材料吸附剂为沸石。
进一步的，上述光激发二氧化氯纳米复合消毒凝胶，所述光催化纳米材料包含但不限于纳米氧化钨、有机-无机杂化纳米氧化钨、纳米氧化钛、氧化铋、氧化铈、钛酸锶、氮缺陷石墨相氮化碳(g-C3N4)、卤氧化铋化合物、硼掺杂卤氧化铋化合物及钒酸铋中的至少一种。
进一步的，上述光激发二氧化氯纳米复合消毒凝胶，所述亚氯酸盐包含但不限于亚氯酸钠、亚氯酸钾、亚氯酸钙、亚氯酸镁中的至少一种。其中，本发明中优先选用亚氯酸盐为亚氯酸钠。
进一步的，上述光激发二氧化氯纳米复合消毒凝胶，所述稳定剂包含但不限于碳酸钠，碳酸钾，碳酸锂，碳酸氢钠，磷酸二氢钠，磷酸氢钠中的至少一种。
进一步的，上述光激发二氧化氯纳米复合消毒凝胶，所述光催化纳米材料的卤氧化铋化合物包含但不限于溴氧化铋、氯氧化铋、碘氧化铋中的至少一种。
进一步的，上述光激发二氧化氯纳米复合消毒凝胶，所述硼掺杂卤氧化铋化合物包含但不限于硼掺杂溴氧化铋、硼掺杂氯氧化铋及硼掺杂碘氧化铋中的至少一种。
进一步的，上述光激发二氧化氯纳米复合消毒凝胶，所述光催化纳米材料负载于不同的基材，以提高光催化纳米材料回收和重复利用；所述基材包含但不限于光纤，氧化铝多孔陶瓷，分子筛，硅胶及硅酸铝多孔微球中的至少一种。其中，本发明优先选用光纤作为负载基材。光催化负载光纤的制备方法参考CN112592508A。
本发明的技术方案之二为，一种光激发二氧化氯纳米复合消毒凝胶的制备方法，包括如下步骤：
1)固体组分：按照重量比称取胶凝材料，保水剂，多孔材料吸附剂和纳米光催化剂材料，逐一加入高速搅拌机中搅拌，混匀后即得固体组分；
2)液体组分：按照重量比称取亚氯酸盐溶解到去离子水之中，再依次加入氯化钠、稳定剂和双氧水，搅拌20～30分钟，即得液体组分。
本发明的技术方案之三为，一种光激发二氧化氯纳米复合消毒凝胶的使用方法，包括如下步骤：
1)将固体组分和液体组分混合均匀之后形成凝胶；
2)将凝胶在光源下照射，凝胶内的纳米光催化材料在光源的激发下与凝胶内的水作用生成羟基自由基，所形成的羟基自由基进一步与凝胶内的亚氯酸盐反应产生二氧化氯及活性氯，二氧化氯和活性氯由凝胶向环境中缓慢释放；
3)如果不需要释放二氧化氯和活性氯，将光源关闭即可停止反应。
进一步的，上述凝胶的使用方法，通过控制光源的强度以控制二氧化氯产生的速度。
进一步的，上述凝胶的使用方法，所述光源为任意光源；本发明所使用的光源只要是可单独释出可见区域的光或是释出包含可见区域的光即可，可使用以往所知的光源；因此，由本发明所使用的光源所产生的光的波长并不仅限定于可见区域的光的波长(360nm至830nm)，可为包含紫外区域的光的波长(360nm以下)以及红外区域的光的波长(830nm以上)的光；然而，将紫外区域的波长的光照射在包含固体的亚氯酸盐的组合物时，容易产生作为副产物的臭氧，此外，于红外区域的波长的光中，由于能量弱，故即使照射在包含固体的亚氯酸盐的药剂，所产生的二氧化氯的量也少；因此，由本发明所使用的光源所产生的光优选是实质上由可见区域的波长的光所构成；本发明中照射于复合凝胶的可见光优选为实质上360nm至450nm的波长的光，更优选为实质上380nm至450nm或波长的光；照射至本发明的组合物的可见光实质上包含于特定波长区域的范围，可通过一般所知的测定机器来测定由光源所产生的光的波长或能量而确认；将可见光照射至本发明的组合物所使用的光源只要是可产生可见区域的波长的光即可，并无特别限定，例如可使用产生可见区域的光的灯(白炽灯、LED灯)、芯片、激光装置等各种光源。
本发明所述的纳米复合凝胶，通过可见光的照射，不仅可产生实用上为充分量的二氧化氯，并可通过开启/关闭可见光的照射而容易地调节二氧化氯的产生，因此可使用在应用二氧化氯的各种制品或用途。
与现有技术相比，本发明的优势在于：
1)本发明采用二氧化氯-纳米光催化复合技术，在可见光的条件下，纳米与水作用生成羟基自由基，所形成的羟基自由基进一步与亚氯酸盐反应生产具有强氧化性的二氧化氯。相较于现有的以酸与亚氯酸盐反应产生二氧化氯或以酸激活二氧化氯溶液产生二氧化氯的方法，本发明能更好地控制反应的开始和结束以控制二氧化氯的生成，避免产生过量的二氧化氯而造成二氧化氯的浪费和高浓度释放。避免因酸的使用不当而造成浪费或产生氯气等副产物的情况。同时，本发明可通过调节光源的强度以控制二氧化氯产生的速率，从而能够更好地控制空气中二氧化氯的释放浓度，进一步实现二氧化氯浓度的精准控制。
2)本发明可见光驱动，能源广泛，是一种安全、有效和可持续生产二氧化氯的可行技术。
3)本发明采用纳米复合凝胶缓释技术，实现二氧化氯低浓度、均匀释放。水凝胶是一类极为亲水的三维网络结构凝胶，它在水中迅速溶胀并在此溶胀状态可以保持大量体积的水而不溶解。由于存在交联网络，水凝胶可以溶胀和保有大量的水，水凝胶中的水含量可以高达99％。二氧化氯具有良好的水溶解性，通过水凝胶技术可将大量的二氧化氯溶液锁在由超吸水树脂组成的三维网络结构之中，大大降低二氧化氯的释放速度。可让消毒的二氧化氯气体很慢地放出来杀毒，缓释量和时间精确可控。
4)低耗材、节能环保：纳米催化剂可以重复利用，有效避免传统酸化方法大量使用盐酸等受管控、高碳排放的化工原料，为消杀行业提供一种全新绿色低碳解决方案。
附图说明
图1、不同光催化剂纳米复合凝胶中二氧化氯浓度随激活时间的变化曲线。
图2、负载型光催化剂纳米复合凝胶中二氧化氯浓度随激活时间的变化曲线。
具体实施方式
本发明的范围不应受本文所阐述的任何具体实施方案的限制。提出以下实施方案仅用于举例。
实施例1
在本实施方案中，光激发二氧化氯纳米复合消毒凝胶由固体组分和液体组分组成。其中，固体组分各成分的质量份数比例组成为：50份胶凝材料，45份保水剂，4.5份多孔材料吸附剂和0.5份纳米光催化剂；液体组分各成分的质量份数比例组成为：10份亚氯酸盐，2.5份氯化钠，0.5份稳定剂，0.25份30％双氧水和100份去离子水。
本实施方案中，所述的胶凝材料选用丙烯酸-丙烯酸钠共聚超吸水性树脂；保水剂选用羟甲基纤维素，聚乙烯醇及羟丙基甲基纤维素的混合物，其混合比例为10:2:3；多孔材料吸附剂选用沸石；纳米光催化及选用纳米二氧化钛(TiO2-PM25)粉末；亚氯酸盐选用亚氯酸钠；稳定剂选用碳酸钠。
具体的操作如下：
1)固体组分：按照重量比称取50g胶凝材料，45g保水剂，4.5g多孔材料吸附剂和0.5g纳米光催化剂粉末，逐一加入到高速搅拌机中搅拌10分钟混匀后，取11.325g分装得固体组分，真空包装备用。
2)液体组分：按照重量比称取10g亚氯酸钠溶解于100g的去离子水之中，之后依次加入2.5g氯化钠、稳定剂0.5g和双氧水0.25g，搅拌30分钟，灌装备用。
实施例2
在本实施方案中，光激发二氧化氯纳米复合消毒凝胶由固体组分和液体组分组成。其中，固体组分各成分的质量份数比例组成为：50份胶凝材料，45份保水剂，4.5份多孔材料吸附剂和0.5份纳米光催化剂；液体组分各成分的质量份数比例组成为：10份亚氯酸盐，2.5份氯化钠，0.5份稳定剂，0.25份30％双氧水和100份去离子水。
本实施方案中，所述的胶凝材料选用丙烯酸-丙烯酸钠共聚超吸水性树脂；保水剂选用羟甲基纤维素，聚乙烯醇及羟丙基甲基纤维素的混合物，其混合比例为10:2:3；多孔材料吸附剂选用沸石；纳米光催化及选用氮缺陷石墨相氮化碳(g-C3N4)；亚氯酸盐选用亚氯酸钠；稳定剂选用碳酸钠。
具体的操作如下：
1)固体组分：按照重量比称取50g胶凝材料、45g保水剂，4.5g多孔材料吸附剂和0.5g纳米光催化剂粉末，逐一加入到高速搅拌机中搅拌10分钟混匀后，取11.325g分装得固体组分，真空包装备用。
2)液体组分：按照重量比称取10g亚氯酸盐溶解于100g的去离子水之中，之后依次加入2.5g氯化钠、稳定剂0.5g和双氧水0.25g，搅拌30分钟，灌装备用。
实施例3
在本实施方案中，光激发二氧化氯纳米复合消毒凝胶由固体组分和液体组分组成。其中，固体组分各成分的质量份数比例组成为：50份胶凝材料，45份保水剂，4.5份多孔材料吸附剂和0.5份纳米光催化剂；液体组分各成分的质量份数比例组成为：10份亚氯酸盐，2.5份氯化钠，0.5份稳定剂，0.25份30％双氧水和100份去离子水。
本实施方案中，所述的胶凝材料选用丙烯酸-丙烯酸钠共聚超吸水性树脂；保水剂选用羟甲基纤维素，聚乙烯醇及羟丙基甲基纤维素的混合物，其混合比例为10:2:3；多孔材料吸附剂选用沸石；纳米光催化剂选用纳米氧化钨(nano-WO3)；亚氯酸盐选用亚氯酸钠；稳定剂选用碳酸钠。
具体的操作如下：
1)固体组分：按照重量比称取50g胶凝材料、45g保水剂，4.5g多孔材料吸附剂和0.5g纳米光催化剂粉末，逐一加入到高速搅拌机中搅拌10分钟混匀后，取11.325g分装得固体组分，真空包装备用。
2)液体组分：按照重量比称取10g亚氯酸盐溶解于100g的去离子水之中，之后依次加入2.5g氯化钠、稳定剂0.5g和双氧水0.25g，搅拌30分钟，灌装备用。
实施例4
在本实施方案中，光激发二氧化氯纳米复合消毒凝胶由固体组分和液体组分组成。其中，固体组分各成分的质量份数比例组成为：50份胶凝材料，45份保水剂，4.5份多孔材料吸附剂和0.5份纳米光催化剂；液体组分各成分的质量份数比例组成为：10份亚氯酸盐，2.5份氯化钠，0.5份稳定剂，0.25份30％双氧水和100份去离子水。
本实施方案中，所述的胶凝材料选用丙烯酸-丙烯酸钠共聚超吸水性树脂；保水剂选用羟甲基纤维素，聚乙烯醇及羟丙基甲基纤维素的混合物，其混合比例为10:2:3；多孔材料吸附剂选用沸石；纳米光催化及选用硼掺杂溴氧化铋(BBB)；亚氯酸盐选用亚氯酸钠；稳定剂选用碳酸锂。
具体的操作如下：
1)固体组分：按照重量比称取50g胶凝材料、45g保水剂，4.5g多孔材料吸附剂和0.5g纳米光催化剂粉末，逐一加入到高速搅拌机中搅拌10分钟混匀后，取11.325g分装得固体组分，真空包装备用。
2)液体组分：按照重量比称取10g亚氯酸盐溶解于100g的去离子水之中，之后依次加入2.5g氯化钠、稳定剂0.5g和双氧水0.25g，搅拌30分钟，灌装备用。
实施例5
在本实施方案中，光激发二氧化氯纳米复合消毒凝胶由固体组分和液体组分组成。其中，固体组分各成分的质量份数比例组成为：50份胶凝材料，45份保水剂，4.5份多孔材料吸附剂和3份纳米光催化剂；液体组分各成分的质量份数比例组成为：10份亚氯酸盐，2.5份氯化钠，0.5份稳定剂，0.25份30％双氧水和100份去离子水。
本实施方案中，所述的胶凝材料选用丙烯酸-丙烯酸钠共聚超吸水性树脂；保水剂选用羟甲基纤维素，聚乙烯醇及羟丙基甲基纤维素的混合物，其混合比例为10:2:3；多孔材料吸附剂选用沸石；纳米光催化剂选用光纤负载型硼掺杂溴氧化铋(BBB@GF)，光催化负载光纤长度为5mm，光纤的直径为0.75-1mm，BBB负载量为1.25mg/cm；亚氯酸盐选用亚氯酸钠；稳定剂选用碳酸锂。
具体的操作如下：
1)固体组分：按照重量比称取50g胶凝材料、45g保水剂，4.5g多孔材料吸附剂和3g光纤负载硼掺杂溴氧化铋，逐一加入到高速搅拌机中搅拌10分钟混匀后，取11.325g分装得固体组分，真空包装备用。
2)液体组分：按照重量比称取10g亚氯酸盐溶解100g的去离子水之中，而后依次加入2.5g氯化钠、稳定剂0.5g和双氧水0.25g，搅拌30分钟，灌装备用。
实施例6
在本实施方案中，光激发二氧化氯纳米复合消毒凝胶由固体组分和液体组分组成。其中，固体组分各成分的质量份数比例组成为：100份胶凝材料，40份保水剂，1份多孔材料吸附剂和0.1份纳米光催化剂；液体组分各成分的质量份数比例组成为：20份亚氯酸盐，5份氯化钠，2份稳定剂，1份30％双氧水和100份去离子水。
本实施方案中，所述的胶凝材料选用琼脂；保水剂选用瓜尔豆胶；多孔材料吸附剂选用海泡石；纳米光催化剂选用氯氧化铋；亚氯酸盐选用亚氯酸钾；稳定剂选用磷酸氢钠。
具体的操作如下：
1)固体组分：按照重量比称取100g胶凝材料、40g保水剂，1g多孔材料吸附剂和0.1g纳米光催化剂，逐一加入到高速搅拌机中搅拌10分钟混匀后，取12.8g分装得固体组分，真空包装备用。
2)液体组分：按照重量比称取20g亚氯酸盐溶解100g的去离子水之中，而后依次加入5g氯化钠、稳定剂2g和双氧水1g，搅拌30分钟，灌装备用。
实施例7
在本实施方案中，光激发二氧化氯纳米复合消毒凝胶由固体组分和液体组分组成。其中，固体组分各成分的质量份数比例组成为：75份胶凝材料，100份保水剂，5份多孔材料吸附剂和3份纳米光催化剂；液体组分各成分的质量份数比例组成为：2份亚氯酸盐，0.5份氯化钠，0.01份稳定剂，0.01份30％双氧水和100份去离子水。
本实施方案中，所述的胶凝材料选用海藻酸钠；保水剂选用锂基膨润土和凹凸棒黏土的混合物，其混合比例为1:1；多孔材料吸附剂选用麦饭石；纳米光催化剂选用钛酸锶；亚氯酸盐选用亚氯酸钙；稳定剂选用碳酸钾。
具体的操作如下：
1)固体组分：按照重量比称取75g胶凝材料、100g保水剂，5g多孔材料吸附剂和3g钛酸锶，逐一加入到高速搅拌机中搅拌10分钟混匀后，取10.252g分装得固体组分，真空包装备用。
2)液体组分：按照重量比称取2g亚氯酸盐溶解100g的去离子水之中，而后依次加入0.5g氯化钠、稳定剂0.01g和双氧水0.01g，搅拌30分钟，灌装备用。
对比例
在本实施方案中，光激发二氧化氯纳米复合消毒凝胶由固体组分和液体组分组成。其中，固体组分各成分的质量份数比例组成为：50份胶凝材料，45份保水剂和4.5份多孔材料吸附剂；液体组分各成分的质量份数比例组成为：10份亚氯酸盐，2.5份氯化钠，0.5份稳定剂，0.25份30％双氧水和100份去离子水。
本实施方案中，所述的胶凝材料选用丙烯酸-丙烯酸钠共聚超吸水性树脂；保水剂选用羟甲基纤维素，聚乙烯醇及羟丙基甲基纤维素的混合物，其混合比例为10:2:3；多孔材料吸附剂选用沸石；亚氯酸盐选用亚氯酸钠；稳定剂选用碳酸锂。
具体的操作如下：
1)固体组分：按照重量比称取50g胶凝材料、45g保水剂和4.5g多孔材料吸附剂，逐一加入到高速搅拌机中搅拌10分钟混匀后，取11.325g分装得固体组分，真空包装备用。
2)液体组分：按照重量比称取10g亚氯酸盐溶解100g的去离子水之中，而后依次加入2.5g氯化钠、稳定剂0.5g和双氧水0.25g，搅拌30分钟，灌装备用。
应用例
实施例1～5的凝胶使用简单，将固体组分和液体组分按质量比例1:10搅拌混合，静置30分钟后，即可得光激发二氧化氯纳米复合消毒透明凝胶，而后将纳米复合凝胶置于带有2W 395nm LED光源的激活底座进行激活。在光源的驱动之下，复合凝胶中纳米光催化材料被激发与水作用生成羟基自由基，所形成的羟基自由基进一步与复合消毒凝胶中的亚氯酸盐反应，生成具有强氧化性二氧化氯及活性氯(Reactive chlorine species)。随着激活时间的延长，纳米复合凝胶将逐渐由透明变成黄绿色，并向空中缓慢释放二氧化氯气。可通过对光源的开关和光强的控制，实现二氧化氯的可控制备及浓度的动态控制。本发明的纳米复合凝胶在阳光的照射之下亦能被激活而产生和缓释二氧化氯。
参考GB26366-2010《二氧化氯消毒剂卫生标准》和《消毒技术规范(2002)》之五步碘量法测试了不同光催化剂及激发时间凝胶中生产二氧化氯浓度，每组样品分别测试三次，取平均值。如图1及表1所示，相比对比例(control)，将可见光照射在本发明的光催化纳米复合凝胶(实施例1～4)时，少量纳米光催化剂的添加可以显著提高二氧化氯生产的速度，并这随着激活时间的延长，凝胶中二氧化氯浓度显著上升。图2所示，将光催化负载光纤上对其本身的催化活性没有显著的降低，依然可以显著激活复合凝胶内二氧化氯的生产，而且负载型光催化材料有利催化材料的回收和再生利用，更加的环保节能。
表2为实施例5光激发二氧化氯纳米复合凝胶空间消杀及净化能力测试结果，测试表明，所开发的光激发二氧化氯纳米复合凝胶具有优异的空间消杀和净化能力。
本发明的纳米复合凝胶，通过可见光的照射，不仅可产生实用上为充分量的二氧化氯，并可通过开启/关闭可见光的照射而容易地调节二氧化氯的产生，实现了二氧化氯气体的可控持续释放，气味淡薄、浓度性能稳定、有长期持续力。此技术可单一使用，操作简单，能够向空气中释放低浓度二氧化氯气体，达到高效力的杀菌除臭的效果，可灭活空气的病毒，细菌等病毒原体，可有效遏制人类冠状病毒、H1N1等传染性病毒的扩散，降低新冠等传染性疾病的传播，增强传染病的防控管理。亦可与传统空气净化产品相结合，借助空气净化器促进二氧化氯气体的传播，使气体所到之处逐步形成无菌空间，该产品可广泛应用于机场、车站、医院、学校等各种流感病毒容易传播的公共场所及交通工具。有别于传统的液体喷雾仅仅针对一体一物的消杀，本发明的产品可实现整个空间长久性除菌消臭，阻断病毒的传染；其亦能够消除空气中的甲醛、TVOCs等对人体有害的气体，为消费者提供健康优质的室内环境。
表1、光激发二氧化氯纳米复合消毒凝胶中二氧化氯浓度测试
Figure BDA0003700527490000111
表2、实施例5光激发二氧化氯纳米复合凝胶空间消杀及净化能力测试
Figure BDA0003700527490000112

Claims (10)

1.一种光激发二氧化氯纳米复合消毒凝胶，其特征在于，由固体组分和液体组分组成；
其中，所述固体组分包含如下质量比例的原料：50-100份胶凝材料；40-100份保水剂；0-5份多孔材料吸附剂和0.1-3.0份纳米光催化材料；
所述液体组分包含如下质量比例的原料：100份去离子水，2-20份亚氯酸盐，0.5-5份氯化钠，0.01-2.0份稳定剂和0.01-1.0份双氧水；
所述固体组分和液体组分的质量比例为1:10。
2.根据权利要求1所述的光激发二氧化氯纳米复合消毒凝胶，其特征在于，所述胶凝材料包含但不限于卡拉胶、琼脂、海藻酸钠、丙烯酸-丙烯酸钠共聚超吸水性树脂中的至少一种；
所述保水剂包含但不限于瓜尔豆胶、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚乙烯醇、锂基膨润土、钠基膨润土、凹凸棒黏土及硅藻土中的至少一种；
所述多孔材料吸附剂包含但不限于沸石、海泡石及麦饭石中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的光激发二氧化氯纳米复合消毒凝胶，其特征在于，所述光催化纳米材料包含但不限于纳米氧化钨、有机-无机杂化纳米氧化钨、纳米氧化钛、氧化铋、氧化铈、钛酸锶、氮缺陷石墨相氮化碳、卤氧化铋化合物、硼掺杂卤氧化铋化合物及钒酸铋中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的光激发二氧化氯纳米复合消毒凝胶，其特征在于，所述亚氯酸盐包含但不限于亚氯酸钠、亚氯酸钾、亚氯酸钙、亚氯酸镁中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的光激发二氧化氯纳米复合消毒凝胶，其特征在于，所述稳定剂包含但不限于碳酸钠，碳酸钾，碳酸锂，碳酸氢钠，磷酸二氢钠，磷酸氢钠中的至少一种。
6.根据权利要求3所述的光激发二氧化氯纳米复合消毒凝胶，其特征在于，所述光催化纳米材料的卤氧化铋化合物包含但不限于溴氧化铋、氯氧化铋、碘氧化铋中的至少一种；
所述硼掺杂卤氧化铋化合物包含但不限于硼掺杂溴氧化铋、硼掺杂氯氧化铋及硼掺杂碘氧化铋中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的光激发二氧化氯纳米复合消毒凝胶，其特征在于，所述光催化纳米材料负载于不同的基材，所述基材包含但不限于光纤，氧化铝多孔陶瓷，分子筛，硅胶及硅酸铝多孔微球中的至少一种。
8.一种权利要求1至7任意一项所述的光激发二氧化氯纳米复合消毒凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)固体组分：按照重量比称取胶凝材料，保水剂，多孔材料吸附剂和纳米光催化剂材料，逐一加入高速搅拌机中搅拌，混匀后即得固体组分；
2)液体组分：按照重量比称取亚氯酸盐溶解到去离子水之中，再依次加入氯化钠、稳定剂和双氧水，搅拌20～30分钟，即得液体组分。
9.一种权利要求1至7任意一项所述的光激发二氧化氯纳米复合消毒凝胶的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将固体组分和液体组分按比例混合均匀之后形成凝胶；
2)将凝胶在光源下照射，凝胶内的纳米光催化材料在光源的激发下与凝胶内的水作用生成羟基自由基，所形成的羟基自由基进一步与凝胶内的亚氯酸盐反应产生二氧化氯及活性氯，二氧化氯和活性氯由凝胶向环境中缓慢释放；
3)如果不需要释放二氧化氯和活性氯，将光源关闭即可停止反应。
10.根据权利要求9所述的光激发二氧化氯纳米复合消毒凝胶的使用方法，其特征在于，通过控制光源的强度以控制二氧化氯产生的速度。
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