[发明专利]海绵铜基银薄膜负载纳米颗粒杀菌电极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及杀菌电极材料技术领域，特别是一种海绵结构型金属铜基微米银薄膜负载氧化锌与二氧化钛纳米颗粒的电极材料的制备方法。

背景技术

随着经济的发展，我国水质恶化日趋严重，其中水资源细菌污染问题是水体污染的重要方面之一。传统上治理水体细菌污染是采用加氯消毒的方法，然而，加氯消毒会导致水体中产生致癌物等有害物质。电解法杀菌具有对水资源影响小、杀菌效果显著及杀菌能耗低的优点，故成为现金治理水资源细菌污染的有效途径。电解杀菌一方面是电极直接作用杀菌，另一方面则是利用电极间接杀菌效应；直接杀菌机制是由于电极材料破坏细胞膜，导致细胞内DNA死亡，从而达到杀菌的目的；间接杀菌机制是由于电解液中离子的氧化还原反应对细菌产生的破坏作用。因而，高效杀菌电极材料在电解法治理水资源细菌污染方面起着至关重要的作用。其中，金属银具有显著的杀菌作用，银离子可破坏细菌体中的蛋白酶从而导致细菌死亡。现有杀菌电极材料杀菌能耗较高，杀菌效果不佳，且容易对水环境造成二次污染，因此，研发适用于治理水资源细菌污染的高效杀菌电极材料具有重要意义。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种海绵铜基银薄膜负载杀菌纳米颗粒电极材料的制备方法，根据本方法制备的电极材料适用于治理水资源的细菌污染，且使用过程环保，杀菌能耗低，具有显著的杀菌效果。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种海绵铜基银薄膜负载杀菌纳米颗粒电极材料的制备方法，由以下制备过程组成：

步骤[1]海绵结构型金属铜基体的电沉积制备；

步骤[2]聚醚型聚氨酯海绵模型的去除；

步骤[3]海绵结构型金属铜表面金属银/氧化锌/二氧化钛复合电沉积过程；

步骤[4]海绵结构型金属铜基微米银薄膜负载氧化锌与二氧化钛纳米颗粒后表面银局部阳极腐蚀过程。

作为进一步的优选实施方案，所述步骤[1]具体包括如下操作：

a1.聚醚型聚氨酯海绵模型的导电化处理：将纳米铜粉、羟丙基甲基纤维素、淀粉、聚乙烯醇、碳酸氢钠和去离子水混合均匀以形成导电浆料；将聚醚型聚氨酯海绵在导电浆料中充分浸润，然后在30～45℃的干燥箱内经2～4小时干燥后完成聚醚型聚氨酯海绵模型导电化处理过程；

a2.海绵结构型金属铜基体的电沉积过程：将分析纯的氟硼酸铜、硝酸铜、甲基紫、硫脲和二甲基二硫代氨基甲酸钠依次加入到去离子水中，形成电沉积液A；以经导电化处理的聚醚型聚氨酯海绵模型为阴极、金属铜为阳极，在340～860mA/cm²的电流密度下进行电沉积，并以超声波搅拌，在室温下电沉积1～2.5小时，完成海绵结构型金属铜基体的电沉积制备。

作为进一步的优选实施方案，所述导电浆料中各组分的重量百分比分别为：纳米铜粉25～60％、羟丙基甲基纤维素1～6％、淀粉3～15％、聚乙烯醇2～8％，碳酸氢钠0.5～4％，其余为去离子水。

作为进一步的优选实施方案，所述电沉积液A中各组份浓度分别为：氟硼酸铜30～150g/L、硝酸铜40～180g/L、甲基紫5～35g/L、硫脲4～12g/L和二甲基二硫代氨基甲酸钠0.2～13g/L。

作为进一步的优选实施方案，所述步骤[2]的具体操作为：

待海绵结构型金属铜基体的电沉积制备过程完成后，将其装入密封电炉并在0.1～4Mpa的氮气氛围保护下加温至280～420℃，保温40～80分钟，以便去除聚醚型聚氨酯海绵模型。

作为进一步的优选实施方案，所述步骤[3]的具体操作为：

将分析纯的碳酸银、硫代硫酸钠、尿素、纳米氧化锌粉、纳米二氧化钛粉、85％磷酸依次加入到去离子水中，混合均匀以形成电沉积液B；以海绵结构型金属铜基体为阴极、不锈钢为阳极，在50～130mA/cm²的电流密度下进行电沉积，并以超声波搅拌，在室温下电沉积10～30分钟，完成海绵结构型金属铜表面金属银/氧化锌/二氧化钛复合电沉积过程。

作为进一步的优选实施方案，所述电沉积液B中各组分浓度分别为：碳酸银160～320g/L、硫代硫酸钠30～60g/L、尿素80～150g/L、纳米氧化锌粉40～110g/L、纳米二氧化钛粉20～80g/L及磷酸5～20mL/L。

作为进一步的优选实施方案，所述步骤[4]的具体操作为：