[發明專利]一種納米二氧化鈦光催化抗菌材料、制備方法及其用途

在審

• 申請號: 202110378195.3
• 申請日: 2021-04-08
• 公開（公告）號: CN113082205A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 張夢龍;王琨強;羅東向
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: A61K41/00
• 分類號: A61K41/00;A61K9/51;A61K47/38;A61P31/04;B82Y5/00;B01J21/06
• 代理公司: 廣州潤禾知識產權代理事務所(普通合伙) 44446
• 代理人: 鄭永泉

本發明公開了一種納米二氧化鈦光催化抗菌材料的制備方法，高溫煅燒香煙濾嘴得碳化香煙濾嘴，將所述碳化香煙濾嘴浸入二氧化鈦生長溶液并攪拌，將浸泡后的碳化香煙濾嘴置于高溫高壓下反應后冷卻，將反應產物洗滌干燥得所述碳化香煙濾嘴負載納米TiO₂抗菌材料。將香煙濾嘴碳化后作為納米TiO₂的負載材料，使廢棄消耗品得到回收利用，為日常廢棄物提供一種綠色經濟的新用途，香煙濾嘴碳化后，其內部的超多孔結構可提供更大的比表面積和更大的孔容以負載更多納米TiO₂顆粒，為光催化反應提供反應平臺，且更有利于反應物質附著，有效提高光催化效率。本發明還公開了一種納米二氧化鈦光催化抗菌材料及其用途。

技術領域

本發明涉及無機抗菌材料技術領域，更具體地，涉及一種納米二氧化鈦光催化抗菌材料、制備方法及其用途。

背景技術

目前，常見的抗菌材料主要分為有機抗菌材料和無機抗菌材料兩類。有機抗菌材料多具有毒性，并且容易產生微生物抗藥性、耐藥性，在實際應用中大大受限，無機抗菌材料主要是以銀離子為主的離子型抗菌材料以及利用光催化抗菌的無機材料，雖然銀離子抗菌效果好，但并不穩定，且加工成本高，而以二氧化鈦為主的n型半導體光催化材料因具有光催化效率高、無二次污染、使用范圍廣、無毒無害和價格低廉等特點，可多次反復使用而保持光分散效率基本不變，已成為近年最熱門的光催化抗菌無機材料，被廣泛用于多種需要抗菌抑菌的領域。

二氧化鈦在滅活細菌和病毒的過程中僅是依靠光催化作用，其原理為：當二氧化鈦在光照時，半導體價帶上的電子被激發躍遷到導帶，形成帶負電的高活性電子e^-，同時在價帶上生成相應的光生空穴，在電場的作用下分離并且遷移到離子的表面，光生空穴有很強的的電子能力，具有很強的氧化性，可使氧分子變為活性氧及使水分子產生羥基自由基，二氧化鈦光催化殺菌作用主要就是活性氧和羥基自由基共同作用于細菌或病毒的結果。然而單一的二氧化鈦抗菌劑的缺點在于電子-空穴容易復合，粒子易團聚，不利于光催化反應持續穩定地進行。為了克服上述缺點，現階段采用負載等方法提高其光催化活性，一般采用玻璃纖維或活性碳纖維等作為載體。

全球每年消費香煙產生的廢棄香煙濾嘴超過八十萬噸，而香煙濾嘴主要成分是不可生物降解的醋酸纖維，廢棄香煙濾嘴除了會產生大量垃圾外，其內還可能含有重金屬污染環境，但因香煙濾嘴具有超高多孔性，其碳化后可作為一種新型多孔材料，為納米二氧化鈦光催化劑載體提供一種新的選擇。

發明內容

本發明旨在克服上述現有技術的至少一種缺陷(不足)，提供一種納米二氧化鈦光催化抗菌材料、制備方法及其用途，克服單一抗菌劑的自身局限性，使制得的光催化材料比表面積更大，進一步提高光利用率，且濾嘴的碳化在使二氧化鈦電子空穴對更易分離，可有效提高催化效率。

本發明采取的技術方案是，一種納米二氧化鈦光催化抗菌材料的制備方法，高溫煅燒香煙濾嘴得碳化香煙濾嘴，將所述碳化香煙濾嘴浸入二氧化鈦生長溶液并攪拌，將浸泡后的碳化香煙濾嘴置于高溫高壓下反應后冷卻，將反應產物洗滌干燥得所述碳化香煙濾嘴負載納米TiO₂抗菌材料。

在本技術方案中，在整個光催化過程中，納米TiO₂無質量的損失和有害物質的析出，在整個光催化過程納米TiO₂中至少可以進行12次的反復使用而保持光分散效率基本不變，而將作為日常廢棄物的香煙濾嘴碳化后作為納米TiO₂的負載材料，內部的超多孔結構提供更大的比表面積和更大的孔容可負載更多納米TiO₂顆粒，以及可更利于反應物質附著，為光催化反應提供反應平臺，且濾嘴的醋酸纖維碳化后使納米TiO₂電子空穴對更易分離，避免粒子團聚，使光催化反應持續穩定進行，可有效提高光催化效率。

優選地，具體包括以下步驟：

S1將香煙濾嘴置入管式爐中，通入惰性氣體，在惰性氣體環境下以10～20℃/min的速率緩慢升溫至700～900℃，保持恒溫煅燒20～40min后自然冷卻，得碳化香煙濾嘴；