[发明专利]具有抗菌效果的光催化材料、其制备方法与光催化构件

说明书

本发明公开了一种具有抗菌效果的光催化材料，包括多个光催化颗粒，每一个光催化颗粒包括一核心体以及一形成于核心体的表面上的外覆层，其中核心体为二氧化钛所构成，外覆层为二氧化铈与银所构成，而核心体与外覆层的重量比介于1:1至1:2之间，且在外覆层中二氧化铈所占的重量大于银所占的重量。本发明还公开了上述光催化材料的制备方法与应用上述光催化材料的光催化构件。

技术领域

本发明涉及一种光催化、其制备方法与应用，特别是涉及一种具有抗菌效果的光催化材料、其制备方法与光催化构件。

背景技术

光催化就是经过光的照射，可以促进化学反应的物质。光催化擅长使用于光催化处理空气中低浓度的有害化学物质，且本身不会释出有害物质，因此也是极优异的环境净化用触媒。目前常用来作为光催化的物质有金属氧化物，其中二氧化钛(TiO₂)因为具有强大的氧化能力、高化学稳定度及无毒等特性而最常被使用。

所谓光催化处理程序的光分解机制，指的是通过紫外光或太阳光激发光催化，使光催化产生电子与空穴，以将吸附在其表面上的物质氧化，并分解为小分子。以二氧化钛为例，其于波长400nm的光照射下开始反应(因为二氧化钛的能级差约为3.1eV，而波长400nm的光能量约为3.1eV)，二氧化钛吸收光能量并产生电子与空穴，其中的空穴具有相当强的氧化力，可以将表面上的污染物分子直接氧化分解，或者将表面上的水分子分解为氢氧自由基。原本的大分子污染物通过光催化反应而裂解为较小的无污染物质，即达到清除污染物的目的。

二氧化钛一般会搭载于载体上使用，以增加光线的照射面积。然而，二氧化钛须在300℃至500℃的温度进行煅烧，始能形成锐钛矿结晶(anatase)，此种型态的结晶才具有光催化效果。但是有些载体例如布料、皮革等，并无法耐受高温，且一旦使用环境中无法得到充足的光照射，将使得二氧化钛本身难以达到良好的抗菌抗病毒效能，因此在应用上受到一定的限制。为了解决此问题，目前较常见的作法是将二氧化钛与银复合，但其仅能提升一部分的抗菌性能，虽对一般常见的菌种(如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等)有优异的抗菌效果，但对较顽强的菌种(如分枝杆菌等)则无法有效抑制其生长，致抗菌效果不佳；且经过一段时间的使用后，纳米银材料表面会有生物膜的附着，因而降低了抗菌效能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供了一种具有抗菌效果的光催化材料，特别是在照光与不照光条件下都能有强效持久的抗菌能力。本发明还提供了上述光催化材料的制备方法与使用上述光催化材料的光催化构件。

为了解决上述的技术问题，本发明所提供的一技术方案是：一种具有抗菌效果的光催化材料，包括多个光催化颗粒，其中每一个所述光催化颗粒包括一核心体以及一形成于所述核心体的表面上的外覆层。所述核心体为二氧化钛所构成，所述外覆层为二氧化铈与银所构成，而所述核心体与所述外覆层的重量比介于1:1至1:2之间，且在所述外覆层中二氧化铈所占的重量大于银所占的重量。

根据本发明的一实施例，每一个所述光催化颗粒的所述核心体呈针状，且具有一介于1至40之间的长径比。

根据本发明的一实施例，所述外覆层包括多个纳米二氧化铈颗粒以及多个纳米银颗粒，其中多个所述纳米二氧化铈颗粒的平均粒径介于5至20纳米之间，多个所述纳米银颗粒的平均粒径介于1至10纳米之间。

根据本发明的一实施例，多个所述纳米二氧化铈颗粒占所述外覆层总重量的50％至75％，多个所述纳米银颗粒占所述外覆层总重量的25％至50％。

根据本发明的一实施例，所述外覆层以连续的形式形成于所述核心体的表面上。

根据本发明的一实施例，所述外覆层以非连续的形式形成于所述核心体的表面上。