CN115254139A - 一种过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂及其制备方法和用途 - Google Patents

一种过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂及其制备方法和用途 Download PDF

Info

Publication number
CN115254139A
CN115254139A CN202211013576.2A CN202211013576A CN115254139A CN 115254139 A CN115254139 A CN 115254139A CN 202211013576 A CN202211013576 A CN 202211013576A CN 115254139 A CN115254139 A CN 115254139A
Authority
CN
China
Prior art keywords
transition metal
solution
catalyst
carrier
modified
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.)
Granted
Application number
CN202211013576.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115254139B (zh
Inventor
张长斌
陈学燕
胡硕
陈敏
张江浩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Research Center for Eco Environmental Sciences of CAS
Original Assignee
Research Center for Eco Environmental Sciences of CAS
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Research Center for Eco Environmental Sciences of CAS filed Critical Research Center for Eco Environmental Sciences of CAS
Priority to CN202211013576.2A priority Critical patent/CN115254139B/zh
Publication of CN115254139A publication Critical patent/CN115254139A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115254139B publication Critical patent/CN115254139B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/89Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals
    • B01J23/8906Iron and noble metals
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01NPRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N59/00Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing elements or inorganic compounds
    • A01N59/16Heavy metals; Compounds thereof
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01NPRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N59/00Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing elements or inorganic compounds
    • A01N59/16Heavy metals; Compounds thereof
    • A01N59/20Copper
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01PBIOCIDAL, PEST REPELLANT, PEST ATTRACTANT OR PLANT GROWTH REGULATORY ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR PREPARATIONS
    • A01P1/00Disinfectants; Antimicrobial compounds or mixtures thereof
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L9/00Disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/89Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals
    • B01J23/8913Cobalt and noble metals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/89Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals
    • B01J23/892Nickel and noble metals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/89Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals
    • B01J23/8926Copper and noble metals
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2101/00Chemical composition of materials used in disinfecting, sterilising or deodorising
    • A61L2101/02Inorganic materials
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2101/00Chemical composition of materials used in disinfecting, sterilising or deodorising
    • A61L2101/02Inorganic materials
    • A61L2101/26Inorganic materials containing copper
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2101/00Chemical composition of materials used in disinfecting, sterilising or deodorising
    • A61L2101/02Inorganic materials
    • A61L2101/28Inorganic materials containing iron

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Pest Control & Pesticides (AREA)
  • Agronomy & Crop Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明提供一种过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂及其制备方法和用途,所述过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂由质量含量为1%~15%的过渡金属组分、质量含量为1%~15%的活性组分Ag和γ晶相纳米Al2O3载体组成;所述过渡金属组分包括Fe、Co、Ni或Cu中的任意一种或至少两种的组合。本发明利用过渡金属组分和Ag之间的协同作用产生大量活性氧,实现室温催化氧化杀菌,而且杀菌过程不依赖紫外光,无需外加能量,安全高效;所述制备方法操作简单,原料成本低廉,可重复性强。

Description

一种过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂及其制备方法和用途
技术领域
本发明涉及杀菌技术领域,尤其涉及一种过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂及其制备方法和用途。
背景技术
催化氧化技术用于病原微生物杀灭去除是近年来的研究热点,该技术主要通过产生活性氧物种达到杀菌的目的,是一种环境友好的杀菌方法。但目前该领域的研究主要集中在光催化氧化方向,实际应用时活性氧物种需要通过紫外光或近紫外光激发产生,导致系统的运行成本增加,且存在安全隐患。
载银催化剂杀菌是一种非光催化杀菌技术,可在室温条件下有效吸附微生物,同时活化氧分子形成具有较强氧化能力的活性氧,从而达到对致病微生物的高效吸附和灭活,杀菌过程无需外加紫外光和热能,不会对人体和环境产生危害。
CN113976183A公开了一种常温杀菌消毒处理甲醛等VOCS催化剂,该常温杀菌消毒处理甲醛等VOCS催化剂按质量份数计主料包括:水500-800份、三氯生50-80份、酒精80-120份、丙二醇10-35份、香料10-20份、活性炭30-50 份、银杏叶50-70份、高锰酸钾15-25份、碘化钾5-15份、烷基氨基乙酸盐8-23 份、聚氧乙烯烷基苯醚6-18份、五水偏硅酸钠10-35份。中通过添加活性炭成分,通过活性炭能有效的处理甲醛,通过添加银杏叶,银杏叶中富含的硒元素能有效的对有毒金属进行处理,与现有的VOCS催化剂对比,在杀菌消毒的同时,能对甲醛和有毒金属两种顽固的有毒有害物质进行处理,优于现有的VOCS 催化剂。
CN113477262A公开了一种铬酸银/铁酸锌纤维状复合光催化剂的制备方法及应用,铬酸银/铁酸锌纤维状复合光催化剂是以静电纺丝和高温煅烧法制备的铁酸锌纤维为载体,利用共沉淀法将铬酸银颗粒负载铁酸锌纤维表面,通过铬酸银颗粒为铁酸锌纤维提供了更大的比表面积及更多的活性位点;通过构建铬酸银/铁酸锌异质结结构,减少了光生电子-空穴的复合几率,提高了对亚甲基蓝的降解和对沙门氏菌灭杀效率,促进了铬酸银/铁酸锌复合纤维光催化活性。同时,借助纤维不易团聚的优势提高光催化剂的重复使用性。
CN106622046A公开了一种双功能材料Ag/CeO2/石墨烯气凝胶及其制备方法和用途,属于纳米材料应用、催化技术领域以及生物材料等。Ag和CeO2纳米粒子同时高分散在三维多孔石墨烯气凝胶中,实现光催化剂降解有机染料分子和抗菌杀菌双功能用途。通过稀释-浓缩工艺与两步还原法实现CeO2和Ag纳米粒子在载体中的分散度和负载量的可控,小尺寸纳米Ag粒子的可控以及三维多孔结构的组装。该材料利用三维多孔石墨烯的强吸附性吸附染料分子;利用 CeO2纳米粒子光催化剂降解吸附的染料分子;利用小尺寸纳米Ag粒子的生物活性达到抗菌和杀菌的性能。
但是,上述催化剂的制备方法复杂,原料成本较高,而且杀菌性能有待进一步提高。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题,本发明提供一种过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂及其制备方法和用途,将过渡金属组分和活性物种Ag分散于γ晶相纳米 Al2O3载体上,利用过渡金属组分和活性物种Ag之间的协同作用,促进Ag吸附活化空气中的氧气产生活性氧物种,从而实现催化剂的氧化杀菌效果;而且杀菌过程不依赖紫外光,无需外加能量,安全高效。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
第一方面,本发明提供一种过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂,所述过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂由质量含量为1%~15%的过渡金属组分、质量含量为 1%~15%的活性组分Ag和γ晶相纳米Al2O3载体组成;所述过渡金属组分包括 Fe、Co、Ni或Cu中的任意一种或至少两种的组合。
本发明所述的过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂仅由特定含量的过渡金属组分、活性组分Ag和γ晶相纳米Al2O3载体三部分组成,无需额外增加其他物质,即可得到对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均具有良好的杀菌性能的室温催化剂。其杀菌机理是过渡金属组分和活性物种Ag之间的协同作用,促进Ag吸附活化空气中的氧气产生活性氧物种,从而达到氧化杀菌的效果。当所述过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂中过渡金属组分的质量含量较低时,无法对Ag位点的活化氧能力起到显著促进作用,当所述过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂中过渡金属组分的质量含量较高,会导致Ag颗粒团聚从而丧失活性位点;当所述过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂中活性组分Ag的质量含量较低,会导致Ag位点活化氧气产生活性氧物种的能力不足,当所述过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂中活性组分Ag的质量含量较高,会导致Ag颗粒增大,催化杀菌材料性价比显著降低。
本发明所述γ晶相纳米Al2O3载体的粒径为10~25nm,所述γ晶相纳米 Al2O3载体相较于普通的活性炭载体或二氧化钛载体而言,可以使活性组分Ag 的分散性更好,最终得到的过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂的活性位点增多,杀菌效果更好。
本发明中过渡金属组分的质量含量为1%~15%,例如可以是1%、3%、8%、10%、13%或15%等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中活性组分Ag的质量含量为1%~15%,例如可以是1%、3%、8%、 10%、13%或15%等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明所述过渡金属组分包括Fe、Co、Ni或Cu中的任意一种或至少两种的组合,其中典型但非限制性的组合包括Fe和Co的组合,Ni和Cu的组合, Co和Ni的组合或Cu、Fe和Co三者的组合。
优选地,所述过渡金属组分为Fe。
本发明优选所述过渡金属组分为Fe,是因为Fe具有更优异的给电子性质,有利于Ag3d轨道和O的π反键轨道耦合,促进Ag物种活化氧气生成活性氧物种,从而有效提高Ag/Al2O3催化剂的杀菌的性能。
优选地,所述Fe与Ag的质量比为1:2~4:1,例如可以是1:2、1:1、2:1、3:1、或4:1等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
第二方面,本发明还提供一种如第一方面所述的过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
(1)混合过渡金属硝酸盐溶液、AgNO3溶液和γ晶相纳米Al2O3载体,经搅拌得到混合溶液;
(2)所述混合溶液依次经旋蒸、干燥和温度为400~600℃的焙烧处理,得到所述过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂。
本发明所述的过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂的制备方法为共浸渍法,操作简单,制备条件易于调控,而且原料种类少,成本较低,混合溶液旋蒸、干燥后在400~600℃下进行焙烧处理,具有促进Ag分解为金属态的优势,更有利活性氧物种的生成,获得的过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均具有良好的杀菌性能。当焙烧处理的温度低于400℃时,会导致氧化态Ag物种增加,活化氧能力降低;当焙烧处理的温度高于600℃时,会导致催化剂烧结。
本发明所述焙烧处理的温度为400~600℃,例如可以是400℃、450℃、495℃、 500℃、550℃或600℃等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明优选所述γ晶相纳米Al2O3载体以悬浮液的形式与过渡金属硝酸盐溶液和AgNO3溶液进行混合,这样可以是使三者混合的更加均匀。
优选地,步骤(1)所述过渡金属硝酸盐溶液中的过渡金属组分占γ晶相纳米Al2O3载体的质量分数为1~15%,例如可以是1%、2%、5%、8%、10%或15%等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,所述AgNO3溶液中的Ag占γ晶相纳米Al2O3载体的质量分数为 1~15%,例如可以是1%、2%、5%、8%、10%或15%等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,所述过渡金属硝酸盐溶液包括Fe(NO3)3溶液、Co(NO3)2溶液、 Ni(NO3)2溶液或Cu(NO3)2溶液中的任意一种或至少两种的组合,其中典型但非限制的组合包括Fe(NO3)3溶液和Co(NO3)2溶液的组合,Ni(NO3)2溶液和 Cu(NO3)2溶液的组合,Co(NO3)2溶液和Ni(NO3)2溶液的组合或Cu(NO3)2溶液、 Fe(NO3)3溶液和Co(NO3)2溶液三者的组合。
优选地,步骤(1)所述搅拌的时间为1~2h,例如可以是1h、1.3h、1.5h、 1.8h、1.9h或2h等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,步骤(2)所述旋蒸的温度为50~60℃,例如可以是50℃、51℃、 54℃、55℃、58℃或60℃等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,所述旋蒸的时间为0.5~1.5h,例如可以是0.5h、0.7h、0.9h、1h、 1.3h、1.4h或1.5h等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,步骤(2)所述干燥的温度为100~140℃,例如可以是100℃、105℃、 110℃、120℃、130℃或140℃等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,所述干燥的时间为4~10h,例如可以是4h、5h、6h、7h、9h或10h 等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地,所述焙烧处理的时间为3~4h,例如可以是3h、3.3h、3.5h、3.7h、 3.9h或4h等,但并不仅限于所列举的数值,该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案,所述制备方法包括如下步骤:
(1)混合过渡金属硝酸盐溶液、AgNO3溶液和γ晶相纳米Al2O3载体,经搅拌1~2h得到混合溶液;所述过渡金属硝酸盐溶液中的过渡金属组分占γ晶相纳米Al2O3载体的质量分数为1~15%;所述AgNO3溶液中的Ag占γ晶相纳米 Al2O3载体的质量分数为1~15%;所述过渡金属硝酸盐溶液包括Fe(NO3)3溶液、 Co(NO3)2溶液、Ni(NO3)2溶液或Cu(NO3)2溶液中的任意一种或至少两种的组合;
(2)所述混合溶液依次经温度为50~60℃的旋蒸0.5~1.5h、温度为 100~140℃的干燥4~10h和温度为400~600℃的焙烧处理3~4h,得到所述过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂。
第三方面,本发明还提供一种如第一方面所述的过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂在催化杀菌领域的用途。
与现有技术相比,本发明至少具有以下有益效果:
(1)本发明提供的过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂利用过渡金属组分和 Ag之间的协同作用产生大量活性氧,实现室温催化氧化杀菌,而且杀菌过程不依赖紫外光,无需外加能量,安全高效;
(2)本发明提供的过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂的制备方法操作简单,原料成本低廉,可重复性强。
附图说明
图1是实施例1~4提供的过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂对大肠杆菌的杀灭性能图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子,并不代表或限制本发明的权利保护范围,本发明的保护范围以权利要求书为准。
实施例1
本实施例提供一种过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
(1)混合Fe(NO3)3溶液、AgNO3溶液和γ晶相纳米Al2O3载体,经搅拌2h 得到混合溶液;所述Fe(NO3)3溶液中的Fe占γ晶相纳米Al2O3载体的质量分数为8%;所述AgNO3溶液中的Ag占γ晶相纳米Al2O3载体的质量分数为8%;
(2)所述混合溶液依次经温度为60℃的旋蒸0.5h、温度为120℃的干燥5h 和温度为450℃的焙烧处理3h,得到所述过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂。
实施例2
本实施例提供一种过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂的制备方法,所述制备方法除了将步骤(1)所述Fe(NO3)3溶液替换为Co(NO3)2溶液外,其余均与实施例1相同。
实施例3
本实施例提供一种过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂的制备方法,所述制备方法除了将步骤(1)所述Fe(NO3)3溶液替换为Cu(NO3)2溶液外,其余均与实施例1相同。
实施例4
本实施例提供一种过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂的制备方法,所述制备方法除了将步骤(1)所述Fe(NO3)3溶液替换为Ni(NO3)2溶液外,其余均与实施例1相同。
实施例1~4提供的过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂对大肠杆菌的灭杀性能图如图1所示,从图中可以看出:在过渡金属添加量相同的情况下,Fe改性的Ag/Al2O3催化剂具有最优异的大肠杆菌灭活性能,在120min内几乎可以完全杀灭106CFU/mL的高浓度大肠杆菌。Ni-Ag/Al2O3和Co-Ag/Al2O3的杀菌活性次于 Fe-Ag/Al2O3,分别可以使浓度为106CFU/mL的大肠杆菌降为103CFU/mL和 105CFU/mL,Cu-Ag/Al2O3则表现出最差的杀菌活性。
实施例5
本实施例提供一种过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
(1)混合Co(NO3)2溶液、AgNO3溶液和γ晶相纳米Al2O3载体,经搅拌1.5h得到混合溶液;所述Co(NO3)2溶液中的Co占γ晶相纳米Al2O3载体的质量分数为2%;所述AgNO3溶液中的Ag占γ晶相纳米Al2O3载体的质量分数为4%;
(2)所述混合溶液依次经温度为50℃的旋蒸1h、温度为100℃的干燥4h 和温度为400℃的焙烧处理3h,得到所述过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂。
实施例6
本实施例提供一种过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
(1)混合Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液和γ晶相纳米Al2O3载体,经搅拌 1h得到混合溶液;所述Cu(NO3)2溶液中的Cu占γ晶相纳米Al2O3载体的质量分数为15%;所述AgNO3溶液中的Ag占γ晶相纳米Al2O3载体的质量分数为 15%;
(2)所述混合溶液依次经温度为53℃的旋蒸1h、温度为140℃的干燥8h 和温度为490℃的焙烧处理3.3h,得到所述过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂。
实施例7
本实施例提供一种过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
(1)混合Ni(NO3)2溶液、AgNO3溶液和γ晶相纳米Al2O3载体,经搅拌1.7h 得到混合溶液;所述Ni(NO3)2溶液中的Ni占γ晶相纳米Al2O3载体的质量分数为1%;所述AgNO3溶液中的Ag占γ晶相纳米Al2O3载体的质量分数为1%;
(2)所述混合溶液依次经温度为57℃的旋蒸1h、温度为140℃的干燥10h 和温度为600℃的焙烧处理4h,得到所述过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂。
对比例1
本对比例提供一种过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂的制备方法,所述制备方法除了将步骤(1)所述Cu(NO3)3溶液中的Cu占γ晶相纳米Al2O3载体的质量分数8%替换为0.5%外,其余均与实施例2相同。
对比例2
本对比例提供一种过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂的制备方法,所述制备方法除了将步骤(1)所述Cu(NO3)3溶液中的Cu占γ晶相纳米Al2O3载体的质量分数8%替换为20%外,其余均与实施例3相同。
对比例3
本对比例提供一种过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂的制备方法,所述制备方法除了将步骤(1)所述AgNO3溶液中的Ag占γ晶相纳米Al2O3载体的质量分数8%替换为0.5%外,其余均与实施例3相同。
对比例4
本对比例提供一种过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂的制备方法,所述制备方法除了将步骤(1)所述AgNO3溶液中的Ag占γ晶相纳米Al2O3载体的质量分数8%替换为20%外,其余均与实施例3相同。
对比例5
本对比例提供一种过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂的制备方法,所述制备方法除了将步骤(2)所述焙烧处理的温度450℃替换为350℃外,其余均与实施例3相同。
对比例6
本对比例提供一种过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂的制备方法,所述制备方法除了将步骤(2)所述焙烧处理的温度450℃替换为650℃外,其余均与实施例3相同。
对比例7
本对比例提供一种过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂的制备方法,所述制备方法除了将步骤(1)所述γ晶相纳米Al2O3载体替换为二氧化钛外,其余均与实施例3相同。
测试以上实施例和对比例得到的过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的灭活效果,灭活率结果如表1所示。
表1
Figure BDA0003811576950000111
从表1可以看出:
(1)综合实施例1~7可以看出,本发明提供的过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂可实现室温催化氧化杀菌,大肠杆菌灭活率可达37.8%以上,在较优条件下,大肠杆菌灭活率可达100%;金黄色葡萄球菌灭活率可达33.6%以上,在较优条件下,金黄色葡萄球菌灭活率可达100%;
(2)综合实施例3与对比例1~2可以看到,对比例1中过渡金属组分Cu 的质量含量较低,仅占γ晶相纳米Al2O3载体的质量分数的0.5%,无法对Ag 位点的活化氧能力起到显著促进作用,大肠杆菌灭活率仅为30.7%,金黄色葡萄球菌灭活率仅为29.8%;对比例2中过渡金属组分Cu的质量含量较高,占γ晶相纳米Al2O3载体的质量分数的20%,导致Ag颗粒团聚从而丧失活性位点,大肠杆菌灭活率仅为22.4%,金黄色葡萄球菌灭活率仅为19.8%;由此表明,本发明限定过渡金属硝酸盐溶液中的过渡金属组分占γ晶相纳米Al2O3载体的质量分数在特定范围内,得到的催化剂对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均具有良好的杀菌性能;
(3)综合实施例3与对比例3~4可以看到,对比例3中AgNO3溶液中的 Ag仅占γ晶相纳米Al2O3载体的质量分数的0.5%,导致Ag位点活化氧气产生活性氧物种的能力不足,大肠杆菌灭活率仅为5.1%,金黄色葡萄球菌灭活率仅为3.2%;对比例4中AgNO3溶液中的Ag占γ晶相纳米Al2O3载体的质量分数的20%,导致导致Ag颗粒增大,大肠杆菌灭活率仅为26.2%,金黄色葡萄球菌灭活率仅为24.7%;由此表明,本发明限定AgNO3溶液中的Ag占γ晶相纳米 Al2O3载体的质量分数在特定范围内,得到的催化剂对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均具有良好的杀菌性能;
(4)综合实施例3与对比例5~6可以看出,对比例5焙烧处理的温度较低,仅为350℃,会导致氧化态Ag物种增加,活化氧能力降低,大肠杆菌灭活率仅为29.9%,金黄色葡萄球菌灭活率仅为29.8%;对比例6焙烧处理的温度为650℃,导致催化剂烧结,大肠杆菌灭活率仅为24.1%,金黄色葡萄球菌灭活率仅为 23.3%;由此表明,本发明限定焙烧处理的温度在特定范围,得到的催化剂对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均具有良好的杀菌性能;
(5)综合实施例3与对比例7可以看出,当对比例7使用二氧化钛作为载体,大肠杆菌灭活率仅为10.4%,金黄色葡萄球菌灭活率仅为12.6%;由此表明,本发明使用γ晶相纳米Al2O3载体,可以使活性组分Ag的分散性更好,最终得到的过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂的活性位点增多,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均具有良好的杀菌性能。
申请人声明,以上所述仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,所属技术领域的技术人员应该明了,任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂,其特征在于,所述过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂由质量含量为1%~15%的过渡金属组分、质量含量为1%~15%的活性组分Ag和γ晶相纳米Al2O3载体组成;所述过渡金属组分包括Fe、Co、Ni或Cu中的任意一种或至少两种的组合。
2.根据权利要求1所述的Ag/Al2O3催化剂,其特征在于,所述过渡金属组分为Fe。
3.根据权利要求1或2所述的Ag/Al2O3催化剂,其特征在于,所述Fe与Ag的质量比为1:2~4:1。
4.一种如权利要求1~3任一项所述的过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括如下步骤:
(1)混合过渡金属硝酸盐溶液、AgNO3溶液和γ晶相纳米Al2O3载体,经搅拌得到混合溶液;
(2)所述混合溶液依次经旋蒸、干燥和温度为400~600℃的焙烧处理,得到所述过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂。
5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述过渡金属硝酸盐溶液中的过渡金属组分占γ晶相纳米Al2O3载体的质量分数为1~15%;
优选地,所述AgNO3溶液中的Ag占γ晶相纳米Al2O3载体的质量分数为1~15%;;
优选地,所述过渡金属硝酸盐溶液包括Fe(NO3)3溶液、Co(NO3)2溶液、Ni(NO3)2溶液或Cu(NO3)2溶液中的任意一种或至少两种的组合。
6.根据权利要求4或5所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述搅拌的时间为1~2h。
7.根据权利要求4~6任一项所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述旋蒸的温度为50~60℃;
优选地,所述旋蒸的时间为0.5~1.5h。
8.根据权利要求4~7任一项所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述干燥的温度为100~140℃;
优选地,所述干燥的时间为4~10h。
优选地,所述焙烧处理的时间为3~4h。
9.根据权利要求4~8任一项所述的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括如下步骤:
(1)混合过渡金属硝酸盐溶液、AgNO3溶液和γ晶相纳米Al2O3载体,经搅拌1~2h得到混合溶液;所述过渡金属硝酸盐溶液中的过渡金属组分占γ晶相纳米Al2O3载体的质量分数为1~15%;所述AgNO3溶液中的Ag占γ晶相纳米Al2O3载体的质量分数为1~15%;所述过渡金属硝酸盐溶液包括Fe(NO3)3溶液、Co(NO3)2溶液、Ni(NO3)2溶液或Cu(NO3)2溶液中的任意一种或至少两种的组合;
(2)所述混合溶液依次经温度为50~60℃的旋蒸0.5~1.5h、温度为100~140℃的干燥4~10h和温度为400~600℃的焙烧处理3~4h,得到所述过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂。
10.一种如权利要求1~3任一项所述的过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂在催化杀菌领域的用途。
CN202211013576.2A 2022-08-23 2022-08-23 一种过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂及其制备方法和用途 Active CN115254139B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211013576.2A CN115254139B (zh) 2022-08-23 2022-08-23 一种过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂及其制备方法和用途

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211013576.2A CN115254139B (zh) 2022-08-23 2022-08-23 一种过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂及其制备方法和用途

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115254139A true CN115254139A (zh) 2022-11-01
CN115254139B CN115254139B (zh) 2023-11-21

Family

ID=83753558

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211013576.2A Active CN115254139B (zh) 2022-08-23 2022-08-23 一种过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂及其制备方法和用途

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115254139B (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1552456A (zh) * 2003-06-02 2004-12-08 中国科学院生态环境研究中心 一种室温下催化空气中氧气消毒和净化室内空气的氧化催化剂和消毒方法
US20070210010A1 (en) * 2006-03-10 2007-09-13 Nippon Shokubai Co., Ltd. Catalyst for wastewater treatment and method for wastewater treatment using said catalyst
CN101791572A (zh) * 2010-03-09 2010-08-04 中国科学院生态环境研究中心 一种室温条件下催化消毒的高效介孔硅抗菌材料及其应用
CN103447034A (zh) * 2013-09-12 2013-12-18 中国科学院生态环境研究中心 一种二氧化锰纳米棒载银催化剂、制备方法及其用途
CN108686699A (zh) * 2018-04-18 2018-10-23 中山市洁鼎过滤制品有限公司 一种常温吸附甲醛的抗菌材料及其制备方法
CN111266099A (zh) * 2020-02-24 2020-06-12 联科华技术股份有限公司 一系列无机抗菌防霉单原子催化剂及其制备方法
CN111869679A (zh) * 2020-07-29 2020-11-03 东莞东阳光科研发有限公司 一种杀菌剂及其制备方法和应用
AU2020103124A4 (en) * 2020-10-29 2021-01-07 Tianjin University Preparation method of atomically active sites catalyst supported by integral nitrogen-doped porous carbon for catalyzing VOCs degradation at room temperature
US20210316290A1 (en) * 2018-08-06 2021-10-14 King Abdullah University Of Science And Technology Single metal atom or bimetallic alloy heterogeneous catalysts on a carbonaceous support produced by metal precursor deposition on exoelectrogen bacteria and pyrolyzing

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1552456A (zh) * 2003-06-02 2004-12-08 中国科学院生态环境研究中心 一种室温下催化空气中氧气消毒和净化室内空气的氧化催化剂和消毒方法
US20070210010A1 (en) * 2006-03-10 2007-09-13 Nippon Shokubai Co., Ltd. Catalyst for wastewater treatment and method for wastewater treatment using said catalyst
CN101791572A (zh) * 2010-03-09 2010-08-04 中国科学院生态环境研究中心 一种室温条件下催化消毒的高效介孔硅抗菌材料及其应用
CN103447034A (zh) * 2013-09-12 2013-12-18 中国科学院生态环境研究中心 一种二氧化锰纳米棒载银催化剂、制备方法及其用途
CN108686699A (zh) * 2018-04-18 2018-10-23 中山市洁鼎过滤制品有限公司 一种常温吸附甲醛的抗菌材料及其制备方法
US20210316290A1 (en) * 2018-08-06 2021-10-14 King Abdullah University Of Science And Technology Single metal atom or bimetallic alloy heterogeneous catalysts on a carbonaceous support produced by metal precursor deposition on exoelectrogen bacteria and pyrolyzing
CN111266099A (zh) * 2020-02-24 2020-06-12 联科华技术股份有限公司 一系列无机抗菌防霉单原子催化剂及其制备方法
CN111869679A (zh) * 2020-07-29 2020-11-03 东莞东阳光科研发有限公司 一种杀菌剂及其制备方法和应用
AU2020103124A4 (en) * 2020-10-29 2021-01-07 Tianjin University Preparation method of atomically active sites catalyst supported by integral nitrogen-doped porous carbon for catalyzing VOCs degradation at room temperature

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HONG HE ET AL.: ""Catalytic inactivation of SARS coronavirus, Escherichia coli and yeast on solid surface"", 《CATALYSIS COMMUNICATIONS》, vol. 5, no. 3, pages 170 *
HONG HE ET AL: ""Catalytic inactivation of SARS coronavirus, Escherichia coli and yeast on solid surface"" *
LEBEA N. NTHUNYA ET AL.: ""Greener Approach To Prepare Electrospun Antibacterial β-Cyclodextrin/Cellulose Acetate Nanofibers for Removal of Bacteria from Water"", 《ACS SUSTAINABLE CHEMISTRY & ENGINEERING》, vol. 5, no. 1, pages 158 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN115254139B (zh) 2023-11-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gebre et al. New frontiers in the biosynthesis of metal oxide nanoparticles and their environmental applications: an overview
CN103447034B (zh) 一种二氧化锰纳米棒载银催化剂的用途
CN108589266B (zh) 纳米金属颗粒/金属有机框架复合抗菌纤维素纤维的制备方法
Hajipour et al. Surface modification of TiO2 nanoparticles with CuO for visible-light antibacterial applications and photocatalytic degradation of antibiotics
Wu et al. Visible-light-induced photocatalytic inactivation of bacteria by composite photocatalysts of palladium oxide and nitrogen-doped titanium oxide
Xiao et al. Degradation of rhodamine B in a novel bio-photoelectric reductive system composed of Shewanella oneidensis MR-1 and Ag3PO4
CN110694636A (zh) 一种碳基-多金属复合纳米催化材料及其制备方法和应用
CN101041134B (zh) 表面富Ag多孔TiO2的改性竹炭及其制备方法
CN111418608A (zh) Ag-MoS2@TiO2纳米光催化杀菌材料及其制备方法
CN101024180A (zh) 一种光触媒微粒及制备方法、光触媒及制备方法及应用
CN113231105B (zh) 二氧化锰负载金属酞菁复合材料及制备与降解抗生素应用
CN103127933B (zh) 一种纳米氧化铈载银催化剂、制备方法及其用途
CN107413329A (zh) 一种负载金属氧化物的活性炭制备方法
CN109647052A (zh) 一种抗菌空调滤芯材料的制备方法
Mohaghegh et al. Apatite-coated Ag/AgBr/TiO2 nanocomposites: Insights into the antimicrobial mechanism in the dark and under visible-light irradiation
Jeong et al. Long-term and stable antimicrobial properties of immobilized Ni/TiO2 nanocomposites against Escherichia coli, Legionella thermalis, and MS2 bacteriophage
Chen et al. Preparation of meso-Ag/Al2O3 and synergistic water disinfection of metallic silver and ROS under visible light
CN115254139B (zh) 一种过渡金属改性的Ag/Al2O3催化剂及其制备方法和用途
Song et al. Preparation of Porous Ga‐Doped TiO2 Composite Aerogel and Its Bactericidal Activity against Escherichia coli and Staphylococcus aureus
CN109179507A (zh) 一种缓释型长效纳米抗菌材料及其制备和应用方法
CN108786447A (zh) 一种基于光催化材料的环保型空气净化剂及其制备方法
KR101870257B1 (ko) 은나노입자가 담지된 바이오차 및 이의 제조방법
CN106172493A (zh) 一种纳米光催化抗菌剂及其制备方法
CN115198526A (zh) 一种光催化抗菌聚丙烯非织造材料的制备方法
CN110074102A (zh) 一种纳米银生物质炭复合杀菌材料及其制备方法和应用

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant