[發明專利]可見光激發的光催化抗菌材料及其應用

無效

• 申請號: 200910055720.7
• 申請日: 2009-07-30
• 公開（公告）號: CN101618322A
• 公開（公告）日: 2010-01-06
• 發明（設計）人: 王文中;任佳
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: B01J23/652
• 分類號: B01J23/652;B01J23/68;B01J23/888;B01J37/10;A01N59/16;A01N59/20;A01P1/00
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技術領域

本發明涉及一種可見光激發的光催化抗菌材料，用于污水處理，室內外空氣凈化及殺菌，還有涂料、玻璃、燈具、公路等各個建材領域和生活日用品領域。

背景技術

自1972年Fujishima(Nature，238(1972)，37-38)等首次發現單晶TiO₂電極上能夠光催化分解水后，Carey等成功地將TiO₂用于光催化降解水中有機污染物，半導體光催化迅速受到各國環境和能源研究者的普遍關注。由于傳統的水消毒技術存在一些缺點，比如氯化消毒，經研究表明，會產生有害人身體健康的有毒副產物，因此傳統水消毒技術不能被很好的推廣。而在1985年，日本科學家Matsunaga(FEMS?Microbiology?Letters?29(1985)，211-214)等發現TiO₂在紫外光照射下有殺菌作用，這一發現使光催化技術有潛力取代傳統的水消毒技術。TiO₂因其安全、穩定且成本低廉的優勢，其光催化抗菌性能受到了廣泛的研究。但是TiO₂僅在紫外光范圍有響應，而波長在400nm以下的紫外光部分不足太陽光總能量的5％，因此為了提高對太陽能的利用率，新型可見光響應的光催化劑被提到了日程上。新型可見光響應的光催化抗菌劑的研究目前有兩大思路：一種是對TiO₂的修飾改性使其響應波長紅移至可見光區，主要有金屬/非金屬摻雜、染料光敏化、窄帶半導體(CdS等)復合等手段。另一種是設計新型的可見光響應納米光催化材料，這個研究方向也越來越受到人們的關注。

Bi₂WO₆是Aurivillius?family中最簡單的復合氧化物之一，其分子式為Bi₂A_n-1B_nO_3n+3(A＝Ca，Sr，Ba，Pb，Bi，Na，K，B＝Ti，Nb，Ta，Mo，W，Fe)。先前的有關Bi₂WO₆的文獻報道表明(J.Phys.Chem.B，109(2005)，22432-22439)：Bi₂WO₆有高的光催化降解有機物的活性，且穩定性好，越來越受到關注。

發明內容

本發明目的在于提供一種非TiO₂體系的，可見光激發的光催化抗菌材料及其應用。所述的可見光催化抗菌材料Bi₂WO₆材料和金屬負載的Bi₂WO₆材料體系，后者至今未見報道，所述的金屬為Ag、Pt、Pd或Au在內的貴金屬，也包括Ni或Cu等金屬負載的Bi₂WO₆。從而實現其光催化抗菌性能的提升。

所述的金屬負載Bi₂WO₆材料體系，特征在于將Pd、Pt、Au或Ag貴金屬或Cu和Ni中任一種金屬以硝酸鹽的形式，在Bi₂WO₆生成的同時負載到Bi₂WO₆材料上，形成金屬負載的Bi₂WO₆材料體系。通過調整所述的負載的貴金屬或Ni和Cu中任一種金屬的質量，實現負載量的控制。負載的金屬量為0.0025M～0.05M。

Bi₂WO₆負載貴金屬或金屬的制備是：

(a)0.01M～0.1M的Bi(NO₃)₃·5H₂O和0.01M～0.1M的Na₂WO₄·2H₂O為原料，按Bi₂WO₆的化學計量配比，加入0.025M～0.05M的金屬負載離子的硝酸鹽，以乙醇、丙三醇或乙二醇為溶劑，攪拌成前驅體溶液；

(b)將步驟a制備的前驅體溶液，放入水熱釜中，在100～200℃條件下熱處理；

(c)步驟b反應結束后的沉淀過濾，先用去離子水，再用無水乙醇洗滌，然后于40～80℃烘干；

所述的金屬負載離子為Pt、Pd、Au或Ag貴金屬和Ni或Cu中的任一種。

其中，

(1)步驟b中水熱釜的熱處理時間為6～24小時；

(2)步驟c中過濾是先用去離子水，再用無水乙醇各洗滌5～10次；