[发明专利]一种载银二氧化钛-竹炭复合粉体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性竹炭及其制备方法，尤其是涉及一种具有可见光下杀菌性的载银二氧化钛-竹炭复合粉体及其制备方法。

背景技术

近年来，由于工业化社会的快速发展，环境问题日益严重。对此，各种具有杀菌、消毒、改善空气质量的材料和方法得以开发。其中竹炭由于孔结构发达，吸附能力强，而被广泛地用于对水中及空气等中所含的有毒、有害成分、杂质进行吸附的水净化或空气净化等的吸附材料。但竹炭单独使用时有其自身的缺陷，即物理吸附饱和问题，在多次使用的条件下吸附能力按比率下降且无法彻底消除有毒、有害物质。因此如何使产品对有毒、有害物质具有吸附和分解双重功能，降低竹炭的吸附饱和率，提高使用效率，兼顾抗菌功能，对于竹炭及其相关制品行业的发展有着至关重要的意义。

纳米改性竹炭是将具有光催化性能的纳米材料二氧化钛负载到竹炭上，使竹炭不仅保留原来的吸附能力，而且在光的作用下，利用二氧化钛的光催化性能有效地杀死吸附过来的细菌等有害物质，已知纳米改性竹炭对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等常见菌类有良好的杀灭效果，但二氧化钛只能利用紫外光，对可见光的利用率极低。

中国专利200310112754.8公开了一种纳米改性光催化吸附、杀菌材料。它是以竹炭、纳米二氧化钛以及纳米二氧化钛抗菌剂为原料，经混合、搅拌、蒸发、干燥等工艺制成。该产品对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白癣菌等具有良好的抑菌、杀菌作用，但该纳米改性竹炭杀菌材料未经红移改性处理，因此响应波长较窄，只能在紫外光下显示出杀菌性，在可见光下效果极差，此外该方法还存在工序复杂，成本较高的缺点。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有可见光下杀菌性的载银二氧化钛-竹炭复合粉体及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种载银二氧化钛-竹炭复合粉体的制备方法，包括以下步骤：

(1)将载银二氧化钛分散于去离子水中，超声分散处理，形成悬浮液，将悬浮液加热至沸腾，加入多孔竹炭，在保持沸腾状态下，强力搅拌进行反应，反应结束后，取出反应产物烘干，得到粗粉体；

(2)将粗粉体在绝氧条件下煅烧，即得到最终产物：载银二氧化钛-竹炭复合粉体。

步骤(1)中所述的载银二氧化钛和多孔竹炭的添加量之比为1％～5％。

步骤(1)中所述的载银二氧化钛中，负载银与二氧化钛的质量比为2～3:100，其中，二氧化钛的晶型为锐钛矿型，粒径为纳米级。

所述的多孔竹炭的粒径为100～500目，比表面积大于100m²·g^-1。

所述的多孔竹炭的粒径优选为300～450目。

步骤(1)中超声分散处理的频率为15～25kHz，时间为1～3h，搅拌反应的时间为1～3h。

所述的多孔竹炭通过以下步骤预处理制得：将竹炭粗品过筛后用去离子水煮沸20～40min，取出后清洗、过滤，如此重复2～3次，除去竹炭中的粉尘及表面残余物等，再烘干后放入干燥箱中待用。

步骤(2)中粗粉体的煅烧温度为400～500℃，煅烧时间为1～3h。

一种载银二氧化钛-竹炭复合粉体，包含载银二氧化钛和多孔竹炭两种组分，其中载银二氧化钛与竹炭的质量比为1～5:100。

所述的载银二氧化钛与多孔竹炭的质量比优选为3～5:100。

本发明所采用载银二氧化钛，通过将银粒子负载到二氧化钛上，一方面可以充分利用银粒子的杀菌性能，另一方面在二氧化钛表面可以作为光生电子接收器，加速光生电子e^-向二氧化钛表面传递速率，降低e^-、h⁺在二氧化钛体相内的复合几率，起到了对二氧化钛进行红移改性的效果。将载银二氧化钛分散于去离子水中，经搅拌加热沸腾形成悬浮液后，纳米二氧化钛粒子充分分散，形成前驱体，此时加入多孔竹炭再强力搅拌，前驱体二氧化钛粒子可均匀地分布在竹炭粒子的外表面和大孔内部，再经过高温煅烧，前驱体二氧化钛转化为光催化活性高的锐钛矿晶型，使得复合粉体兼备了多孔竹炭的吸附性能和载银锐钛矿型二氧化钛的可见光下光催化杀菌性能。