[發(fā)明專利]可見光響應(yīng)型納米TiO2/淀粉復(fù)合膜及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310047857.4
• 申請(qǐng)日: 2013-02-06
• 公開（公告）號(hào): CN103131031A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋賢良;葉盛英;張建廣;羅樹燦;張靜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C08J5/18
• 分類號(hào): C08J5/18;C08L3/06;C08K9/02;C08K3/22;A23B7/157
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 裘暉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于農(nóng)產(chǎn)品加工與貯藏技術(shù)方法領(lǐng)域，具體涉及一種可見光響應(yīng)型納米TiO₂/淀粉復(fù)合膜及其制備方法和應(yīng)用。

技術(shù)背景

我國是果蔬生產(chǎn)大國，但由于保鮮技術(shù)落后，每年果蔬損失率達(dá)30%以上，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。果蔬之所保鮮期不長，易腐爛變質(zhì)，主要有二個(gè)原因：一是果蔬采后仍是活的生命體，通過呼吸作用產(chǎn)生具有催熟作用的乙烯。乙烯能增加呼吸強(qiáng)度，增強(qiáng)代謝酶的活性，加速膜透性升高和細(xì)胞的區(qū)隔化損失。當(dāng)儲(chǔ)藏環(huán)境中乙烯濃度超過果蔬的閾值濃度（0.5～1mg/kg）時(shí)，就會(huì)促進(jìn)果實(shí)的軟化、蔬菜的黃化，使產(chǎn)品的品質(zhì)下降，風(fēng)味變差，使貨架期縮短。二是微生物浸染作用。采后果蔬在密封環(huán)境中保存，內(nèi)部空氣流動(dòng)差，環(huán)境濕度大，很容易引起微生物的生長繁殖，也促使果蔬腐爛變質(zhì)。目前用于果蔬貯藏的保鮮技術(shù)主要有低溫冷藏、氣調(diào)、輻照、化學(xué)殺菌、臭氧保鮮和保鮮膜包裝等。這些保鮮技術(shù)對(duì)降低果蔬貯藏環(huán)境中乙烯和抑制微生物的生長能起到一定作用，但是在實(shí)際應(yīng)用中大都存在一些技術(shù)缺陷或產(chǎn)生負(fù)面效應(yīng)，如低溫冷藏需要大型機(jī)械化設(shè)備，能耗及成本高，長時(shí)間貯藏會(huì)引起果蔬的生理傷害；氣調(diào)保鮮要求氣體濃度控制精準(zhǔn)，否則會(huì)引起氣體傷害；輻照保鮮需要專門的輻照設(shè)施，且輻照劑量高時(shí)會(huì)引起果蔬軟化，營養(yǎng)成分損失嚴(yán)重；化學(xué)殺菌會(huì)帶來保鮮劑的殘留問題等等。因此，探尋無污染、低能耗、性能好的果蔬保鮮新技術(shù)一直是人們研究的熱點(diǎn)。

以納米TiO₂為代表的半導(dǎo)體氧化物的光催化技術(shù)以其獨(dú)特性能而倍受關(guān)注。當(dāng)受到能量大于或等于禁帶寬度的光照射時(shí)，TiO₂價(jià)帶上的電子可能被激發(fā)躍遷到導(dǎo)帶，同時(shí)在價(jià)帶上產(chǎn)生相應(yīng)的空穴，形成空穴-電子對(duì)。光生電子與TiO₂表面吸附的O₂發(fā)生作用生成超氧自由基(HO₂·和O₂^-)，而空穴同TiO₂粒子表面的OH^-或H₂O反應(yīng)形成活性很強(qiáng)的羥基自由基(·OH)，這些超氧自由基和羥基自由基具有很強(qiáng)的分解有機(jī)物的能力。因此，納米TiO₂在去除果蔬貯藏環(huán)境中的乙烯和殺滅微生物方面有良好的應(yīng)用前景。但純納米TiO₂在實(shí)際應(yīng)用過程中還存在一些缺陷：一是帶隙較寬，光譜響應(yīng)范圍窄，只能利用太陽光能中僅占7%的紫外光；二是量子效率低，抑制其對(duì)有機(jī)物的光催化降解效率。

將納米TiO₂應(yīng)用于果蔬貯藏包裝領(lǐng)域還存在一些需要解決的技術(shù)難題，主要有兩個(gè)方面：一是對(duì)TiO₂進(jìn)行改性，提高其可見光催化活性。為提高TiO₂的光催化效率，拓寬其在可見光區(qū)的光譜響應(yīng)范圍，國內(nèi)外開展了大量關(guān)于TiO₂改性方面的研究。主要改性方法有：復(fù)合半導(dǎo)體、染料敏化、貴金屬沉積、金屬或非金屬離子摻雜等。這些改性方法大多是在合成納米TiO₂的過程中通過添加改性試劑來獲得具有可見光活性的改性TiO₂，但這些合成方法往往試驗(yàn)條件苛刻，工業(yè)化較困難。直接利用商業(yè)納米TiO₂粉體為原料進(jìn)行改性提高其可見光催化活性，成本較低，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，但目前相關(guān)的研究報(bào)道較少。二是改性納米TiO₂的負(fù)載問題。納米TiO₂粉末難于回收、易團(tuán)聚和利用率低是限制其實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵。目前多數(shù)是將TiO₂負(fù)載于玻璃、炭纖維、蜂窩陶瓷、金屬絲網(wǎng)等表面，但這些方法主要靠吸附負(fù)載，TiO₂容易脫落，且在果蔬貯藏包裝領(lǐng)域難以應(yīng)用。將TiO₂與PE、PVC、殼聚糖、大豆蛋白等高分子聚合物復(fù)合，得到具有抗菌性能的復(fù)合膜材料，納米TiO₂在聚合物基體中能均勻分散，且負(fù)載牢固，在果蔬貯藏包裝領(lǐng)域有潛在應(yīng)用前景，但是未改性的納米TiO₂與聚合物組成的復(fù)合膜材在可見光下不具備光催化性能，同時(shí)納米粒子可能被聚合物材料覆蓋，使其抗菌性能大大降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的首要目的在于提供一種可見光響應(yīng)型納米TiO₂/淀粉復(fù)合膜的制備方法，這種方法實(shí)現(xiàn)了納米TiO₂粉體的可見光催化改性及在聚合物基體上的均勻負(fù)載，克服了半導(dǎo)體TiO₂光催化技術(shù)應(yīng)用于果蔬貯藏包裝領(lǐng)域的技術(shù)問題。