[发明专利]一种可见光激发复合光催化抗菌陶瓷及其制备方法

说明书

本发明涉及一种可见光激发复合光催化抗菌陶瓷及其制备方法，可应用于冰箱、空调杀菌，污水处理、室内外空气净化等。本发明可见光激发复合光催化材料是硝酸铜、硝酸银与二氧化钛的复合物。将制得的光催化材料负载在堇青石蜂窝陶瓷上，在可见光条件下对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有较好的杀灭作用。该方法包括：催化材料制备过程，催化材料浆料制备过程及催化材料涂覆过程。本发明制备的光催化抗菌陶瓷涂层分散均匀，催化剂活性强。最主要特点是可以实现模块化组装，易于大规模工业化生产，可应用于冰箱、空调等家电杀菌、抗菌。

技术领域

本发明属于无机功能材料领域，尤其涉及一种可见光激发复合光催化抗菌陶瓷及其制备方法。

背景技术

二氧化钛(TiO₂)材料作为性能优良的光催化剂已被广泛应用于污水处理、室内外空气净化及杀菌。由于二氧化钛自身存在光生载流子易复合，催化过程中量子产率低等缺陷，使得基于二氧化钛的光催化技术的应用受到限制。为提高其实用性，抗菌光催化剂必须扩大其光响应范围与提高光量子效率。

近年来，许多学者通过半导体表面贵金属沉积、半导体金属、非金属离子掺杂，复合其他半导体及光敏化等对二氧化钛进行了多种形式的修饰研究，希望制备出能够有效吸收可见光、提高量子效率的光催化剂。其中专利申请文件CN1559226A公开了一种可见光激发的复合光催化抗菌材料及其制备方法，通过二氧化钛和二氧化铈复合，采用固相合成或是溶胶-凝胶工艺制程，其烧结温度高等特性，限制了方法的应用。专利申请文件CN106076337A公开了一种复合光催化材料及其制备方法，采用Fe₃O₄修饰钛酸四丁酯来合成Fe₃O₄@TiO₂/GO复合材料，其对制备工艺和原材料要求比较高，难以实现工业化生产。

随着家电工业的迅猛发展和人们生活水平的提高，大量的家用电器进入到人们的家中，家电中细菌滋生问题与我们愈加相关，抗菌及杀菌工作的重要性就不言而喻了。不同于其他环境处理技术，光催化只需要光能照射激发光催化材料就能去除污染物，是一种节能、绿色且高效的环境保护技术。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的问题，提供一种可见光激发复合光催化抗菌陶瓷，可做成各种形状组装到冰箱、空调等家电中抗菌组件中，具备高效的杀菌、抗菌能力。

为解决上述技术问题，本发明是通过如下技术方案得以实现的：

本发明一方面提供了一种可见光激发复合光催化抗菌陶瓷，包括陶瓷基体和附着于陶瓷基体表面的光催化材料，所述光催化材料包括硝酸铜、硝酸银、二氧化钛中的一种或多种。

作为优选地，所述陶瓷基体选自堇青石蜂窝陶瓷。

作为优选地，所述二氧化钛为纳米级锐钛型二氧化钛。

作为优选地，所述硝酸铜、硝酸银、二氧化钛的质量比为10-25:20-50:0.5-2，最优选地为15-18:25-35:0.5-1。

本发明另一方面提供了一种可见光激发复合光催化抗菌陶瓷的制备方法，包括如下步骤：

(1)将硝酸铜加入至溶剂中搅拌溶解；

(2)加入二氧化钛加热恒温搅拌；

(3)加入硝酸银充分搅拌后取出混合材料，进行球磨、烘干、破碎、焙烧及粉碎操作，得到可见光激发复合光催化材料；

(4)将步骤(3)获得的可见光激发光复合光催化材料加入至溶剂中充分搅拌，随后加入聚乙烯吡咯烷酮和硼氢化钠溶液，最后加入聚氨酯材料，在室温下搅拌获得浆料；

(5)将步骤(4)制备得到的浆料均匀喷涂在陶瓷基体上，即得可见光激发复合光催化抗菌陶瓷。

作为优选地，步骤(1)中所述溶剂选自水，最优选为纯水。