[发明专利]一种镀膜抗菌陶瓷的制备方法及镀膜抗菌陶瓷

说明书

本发明提供一种镀膜抗菌陶瓷的制备方法，用自制超声喷雾装置把溶胶均匀密致的涂覆到经过预处理的瓷砖样片。本发明利用工业雾化头在超声波的作用将溶胶雾化成微细的雾滴颗粒，与气体混合形成气溶胶。在气泵的气压作用下把细密的雾滴颗粒输送到反应室，形成薄膜涂覆在陶瓷片上，进一步热解成膜。对表面覆膜的抗菌陶瓷对大肠杆菌(ATCC 25922)、金黄色葡萄球菌(ATCC 6538)和白色念珠菌(ATCC 10231)的抗菌性能做研究，根据样品情况改变金属离子掺杂的二氧化钛纳米材料溶胶在制备过程中掺杂量和掺杂摩尔比、表面活性剂的种类以及抗菌陶瓷制备过程中的镀膜高度、镀膜层数、镀膜时间以及焙烧温度。

技术领域

本发明涉及新型材料领域，具体涉及一种镀膜抗菌陶瓷的制备方法及镀膜抗菌陶瓷。

背景技术

TiO₂作为光催化剂具有无毒无害、低成本、化学性质稳定、光催化活性高、抗菌等优点，一直是人们研究的重点，常用于制备镀膜抗菌陶瓷，即TiO₂薄膜覆盖在陶瓷表面制得抗菌陶瓷。但TiO₂并非没有缺点，由于其禁带宽度(3.0eV-3.2eV)较宽，只能吸收紫外光，而紫外光仅占太阳光的4％，并且TiO₂受到近紫外光照射后，量子产率低，最高不超过10％；同时其受激发产生的电子和空穴复合率较高。这些因素都极大限制了TiO₂的光催化效率。要想解决这些问题就需要对TiO₂进行掺杂改性，来提高光催化活性。

针对TiO₂的改性，有金属掺杂、非金属掺杂以及共掺杂三种方式。掺杂作用主要体现在两个方面：一是对本征激发产生的光生载流子起到俘获陷阱的作用；二是能够产生一个杂质能级到TiO₂的导带与价带之间，并参与光激活过程。金属掺杂常用的金属离子主要有Cu²⁺、Fe³⁺等离子掺杂及Th⁴⁺、Ce³⁺、Er³⁺、Pr³⁺、Gd³⁺、Nd³⁺、Sm³⁺等稀土离子掺杂。非金属离子掺杂主要有C、N、S等。根据XRD和DRS分析表明，共掺杂更好地抑制了晶粒生长，提高了晶相转变温度。

镀膜抗菌陶瓷的制备方法的，包含有电泳法、化学气相沉积法(CVD)、浸渍提拉法、物理气相沉积法(PVD)等。其中应用电泳法制备TiO₂薄膜可以通过成膜电流及成膜时间来控制薄膜的厚度，得到的TiO₂薄膜具有高平整度与高粗糙度。应用电化学方法制备TiO₂薄膜，也需要对膜进行热处理，其最大缺点是必须在导电基底上制膜。化学气相沉积法(CVD)实质上是一种气相物质在高温下通过化学反应而生成固态物质并沉积在基板上的成膜方法。浸渍提拉法是将洗净的基板浸入预先制备好的溶胶之中，然后精确控制提拉速度，将基板平稳匀速地从溶胶中提拉出来，在粘度和重力作用下于基板表面形成一层均匀的液膜，紧接着溶剂迅速蒸发，附着在基板表面的溶胶迅速凝胶化而形成一层凝胶膜。但是浸渍提拉法不易控制，对粘度要求极高，受重力影响极大。物理气相沉积法(PVD)是制备硬质镀层(硬膜)的常用技术，能制备出具有较高折射率的高质量TiO₂薄膜，工艺稳定，易于控制，能够在建筑玻璃等大规模生产中得到应用但该方法须在真空条件下进行且所用设备价格高昂。上述这些方法都是在镀膜时已形成了TiO₂或掺杂改性TiO₂薄膜。

现有技术存在生产设备高昂，生产条件苛刻不易实现，生产的抗菌陶瓷质量不佳，TiO₂抗菌薄膜与陶瓷结合力差等缺点。

发明内容

(一)要解决的技术问题

对现有技术存在的问题，本发明提供一种镀膜抗菌陶瓷的制备方法，使TiO₂薄膜均匀且附着牢固，适用范围广，造价低廉，尤其适于表面镀有金属离子共掺杂改性二氧化钛薄膜的抗菌陶瓷的制备。