[發(fā)明專利]具納米抗菌及催化效果的瓷材物品的制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910146543.3
• 申請日: 2009-06-03
• 公開（公告）號: CN101905966A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張文禮
• 申請（專利權(quán)）人: 郭春櫻;張文禮
• 主分類號: C04B33/00
• 分類號: C04B33/00;C04B33/34;B01J23/68;B01J23/60;A61L2/232;A61L101/30
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 黃健

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具納米抗菌及催化效果的瓷材物品的制作方法，尤指是一種能使氧化鋅納米粒子(及貴金屬離子)被燒結(jié)固定在一瓷材物品的釉料表面上，均勻地形成一層氧化鋅納米粒子(及貴金屬納米粒子)膜，使釉料表面保持平整光滑，且具備長效型抗菌、防霉及催化等效果的制作方法。

背景技術(shù)

近年來，納米科技已廣泛地被應(yīng)用至各領(lǐng)域，從民生消費(fèi)性產(chǎn)業(yè)乃至尖端高科技領(lǐng)域，均可見其蹤跡，已被公認(rèn)為二十一世紀(jì)最重要的產(chǎn)業(yè)之一，尤其是，利用納米科技將貴金屬(如：金、銀、鈀、鉑、銠及釕等)，或其它金屬氧化物(如：氧化鋅、二氧化硅、二氧化錳、四氧化三鐵等)，應(yīng)用至日常必需品上，已成為目前最熱門的趨勢。

以金納米粒子為例，金納米粒子具有很好的生物兼容性，是人體內(nèi)可存在的一種微量細(xì)胞調(diào)節(jié)輔助酶，能促進(jìn)多種細(xì)胞生長、分化、促進(jìn)血管及內(nèi)皮細(xì)胞增殖，且在進(jìn)入細(xì)胞后，能調(diào)節(jié)細(xì)胞功能，和刺激成纖維細(xì)胞分泌表皮生長因子，應(yīng)用濃度適當(dāng)?shù)慕鸺{米粒子，還可抵抗皮層細(xì)胞受UV光照射的損傷，達(dá)到抗衰老的效果，故將其應(yīng)用于制作機(jī)能性服飾材料及觸媒催化材料，可藉其所具備的高含氧量特性，幫助人體血液循環(huán)，促進(jìn)新陳代謝，并產(chǎn)生活絡(luò)細(xì)胞的作用。此外，金納米粒子具有很高的催化活性，故作為選擇性氫化反應(yīng)催化劑，可迅速地將一氧化碳氧化成二氧化碳，或?qū)⒌趸镞€原，也可催化不同類型的加氫反應(yīng)，如：一氧化碳的加氫，和一丁二烯的加氫反應(yīng)，也可將酸及醇迅速地催化成酯類，以有效減少酒類產(chǎn)品中有毒醇類的含量，且增加酯類的含量，使酒類產(chǎn)品更為香醇，另外，鉑納米粒子及銀納米粒子亦能分別地釋放出遠(yuǎn)紅線及催化出茶汁中的茶胺酸及兒茶素等成分，且能降低咖啡因及單寧等物質(zhì)，使茶的營養(yǎng)及風(fēng)味更佳。

再以銀納米粒子為例，由于顆粒變細(xì)，導(dǎo)致整體表面積大幅增加，活性變大，使得所釋放出的銀離子，具有更顯著的殺菌效果，一般而言，銀納米粒子在多倍水溶液稀釋的情況下，對于大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、沙門氏桿菌及綠膿桿菌等，均有99％以上的抑制功效，主要是因?yàn)殂y納米粒子所釋出的活性銀離子，能吸引細(xì)菌體內(nèi)酶蛋白上的硫氫基，并與其迅速地結(jié)合在一起，使含硫氫基的酵素失去活性，導(dǎo)致細(xì)菌死亡，尤其是，銀在納米化后，將會成為帶正電荷的銀納米粒子，接觸到帶負(fù)電荷的微生物細(xì)胞后便相互吸附，穿刺細(xì)胞外壁，使其內(nèi)部變性，降低生長能力，讓細(xì)胞無法代謝及繁殖，直至死亡，故具有絕佳的抗菌及滅菌效果。在此需特別一提者，乃當(dāng)細(xì)菌被銀離子殺死后，銀離子又會從死去的細(xì)菌上游離出來，持續(xù)對活細(xì)菌做重復(fù)的動作，直到所有細(xì)菌被消滅為止，因此，銀納米粒子具有長效型抗菌、不會產(chǎn)生抗藥性、無毒性、無刺激過敏性、無須光照活化及不受酸堿值影響等諸多優(yōu)點(diǎn)，更可抑制霉菌生長，有效達(dá)到防腐功能，現(xiàn)已被廣泛地應(yīng)用至各式日常生活用品中，如：含銀納米粒子的抗菌香皂、抗菌濾網(wǎng)及抗菌涂料等。至于，其它貴金屬納米粒子，如：釕納米粒子及鉑納米粒子，其中釕納米粒子能將苯氫化成環(huán)己烯，而不會繼續(xù)氫化成環(huán)己烷，因此，已被廣泛地應(yīng)用至燃料電池中，作為重要的電極觸媒，鉑納米粒子亦因具有良好的觸媒反應(yīng)，能應(yīng)用在乙烯的氫化反應(yīng)，且經(jīng)納米化后，能大幅增加反應(yīng)面積，使得反應(yīng)溫度由攝氏六百度降至室溫，燃料電池中的鉑黑電極，即為鉑納米粒子。

另，氧化鋅納米粒子是一種多功能性的新型無機(jī)材料，其顆粒大小約在1-100納米，由于晶粒的細(xì)微化，其表面電子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，產(chǎn)生了宏觀物體所不具有的表面效應(yīng)、體積效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng)，及高透明度與高分散性等特點(diǎn)。近年來，科學(xué)家亦發(fā)現(xiàn)鋅納米粒子在催化、光學(xué)、磁學(xué)及力學(xué)等方面所展現(xiàn)的特殊功能，使其能被應(yīng)用在陶瓷、化工、電子、光學(xué)、生物及醫(yī)藥等許多領(lǐng)域。一般而言，金屬氧化物粉末，如：氧化鋅、二氧化鈦、二氧化硅、三氧化二鋁、二氧化錳及氧化鎂等，被制作成納米級粉末時(shí)，由于微粒尺寸與光波相當(dāng)或更小，其尺寸效應(yīng)將導(dǎo)致導(dǎo)帶及價(jià)帶的間隔增加，使得光吸收能力顯著增強(qiáng)，各種粉末對光線有不同的遮蔽及反射效率，以氧化鋅與二氧化鈦相較，光線波長小于350納米(UVB)時(shí)，兩者的遮蔽效率相近，但光線波長在350-400nm(UVA)時(shí)，氧化鋅的遮蔽效率顯然高于二氧化鈦，氧化鋅(n＝1.9)的折射率則小于二氧化鈦(n＝2.6)，意即氧化鋅對光的漫反射率較低。此外，由于氧化鋅是一種半導(dǎo)體催化劑的電子結(jié)構(gòu)，在光照射下，當(dāng)一個(gè)具有一定能量的光子，或具有超過半導(dǎo)體帶隙能量的光子，射入半導(dǎo)體時(shí)，一個(gè)電子會從價(jià)帶激發(fā)到導(dǎo)帶，而留下一個(gè)空穴，價(jià)帶的孔穴把周圍環(huán)境中的羥基電子搶奪過來使羥基變成自由基，故能作為強(qiáng)氧化劑，實(shí)現(xiàn)對病菌和病毒等有機(jī)物的降解，以殺死病菌和病毒。