[发明专利]一种室内抗菌纳米催化材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种室内抗菌纳米催化材料及其制备方法，在以高锰酸钾和锰盐为原料合成二氧化锰的整个过程中，采用超声纳米化装置处理反应体系，并在反应3～6min时向反应体系中添加盐酸胍和马来酸酐，同时在反应10～15min后以9℃/min以上的速率快速降温至‑10℃以下制得室内抗菌纳米催化材料；最终制得的室内抗菌纳米催化材料为负载有抗菌功能化马来酸酐的多孔颗粒；抗菌功能化马来酸酐由盐酸胍与马来酸酐反应生成；多孔颗粒的材质为二氧化锰，平均粒径≤30nm，比表面积≥300g/m²，孔隙率≥40％，多孔的孔径≤5nm。本发明的制备方法简单易行，采用本发明的方法制得的室内抗菌纳米催化材料具有优异的抗菌性能。

技术领域

本发明属于催化材料技术领域，涉及一种室内抗菌纳米催化材料及其制备方法。

背景技术

近年来，随着人们生活水平的提高以及健康意识的增强，人们对建筑物的室内空气品质越来越关注。根据美国环境保护署(EPA)的研究显示，居家和办公楼的室内空气比高工业化城市的空气遭受更严重的污染。同时人们有90％的时间呆在室内，因此室内空气的污染比室外空气的污染对人体的健康危害更大。室内空气品质的恶化直接导致病态建筑综合症和大楼病发症。细菌和真菌等微生物在室内孳生繁殖而污染空气，已经成为目前重要的公共环境卫生问题。室内空气微生物污染造成人体健康影响的案例时有发生，甚至危及生命也并非罕见。室内杀菌便成为人们关心的重要问题。

通常室内杀菌有三种方式：消毒灯杀菌、液体杀菌剂杀菌和臭氧杀菌。其中，消毒灯存在作用距离有限、死角处无法杀菌等缺点；液体杀菌剂主要由一些化学成分组成，这些成分可能对人体有害，当液体成分挥发到空气中，容易吸入人体，造成潜在危害；臭氧由于是一种强氧化剂，对人体具有危害，未得到最终使用认可。

因此，研究一种用于室内杀菌的新材料具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中室内杀菌材料的杀菌效果不好的问题，提供一种室内抗菌纳米催化材料及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的方案如下：

一种室内抗菌纳米催化材料的制备方法，在以高锰酸钾和锰盐为原料合成二氧化锰的整个过程中，采用超声纳米化装置处理反应体系，并在反应3～6min时向反应体系中添加盐酸胍和马来酸酐，同时在反应10～15min后以9℃/min以上的速率快速降温至-10℃以下制得室内抗菌纳米催化材料。

本发明在二氧化锰的合成过程中添加了盐酸胍和马来酸酐，二者会发生反应生成抗菌功能化马来酸酐，由于二者是在特定阶段加入的(反应3～6min时)，因此抗菌功能化马来酸酐会通过氢键均匀地负载在二氧化锰的表面，二氧化锰具有杀菌作用，其杀菌机理为：二氧化锰具有强氧化性，可氧化破坏细胞，逐步导致细胞失活，抗菌功能化马来酸酐同样具有杀菌作用，二氧化锰的表面负载抗菌功能化马来酸酐后，抗菌功能化马来酸酐增强了二氧化锰的杀菌效果，同时二氧化锰依靠自身的强氧化性可氧化细菌代谢酶中的巯基,使酶失活,细菌因不能代谢而死亡，抗菌功能化马来酸酐中有机胍的阳离子可与细菌细胞表面的阴离子发生静电吸附，细菌表层结构遭到破坏，从而可高效杀菌也能发挥一定的协同作用，进一步增强材料的杀菌效果；

除此之外，本发明合成二氧化锰的方法与现有技术的二氧化锰合成方法相比，还具有如下区别：

1)增加了超声纳米化装置，现有的制备二氧化锰的反应过程中没有同时加超声纳米化装置，本发明采用超声纳米化装置处理反应体系，使得纳米二氧化锰颗粒的粒径低于不加超声纳米化装置反应体系制备的二氧化锰纳米颗粒的粒径，这有利于提升二氧化锰纳米颗粒的比表面积，而提升比表面积后可增强二氧化锰与细菌的接触面，进一步增强二氧化锰氧化细菌代谢酶中巯基,使酶失活，细菌因不能代谢而加速死亡；