[发明专利]一种纳米二氧化钛光催化抗菌材料、制备方法及其用途

说明书

本发明公开了一种纳米二氧化钛光催化抗菌材料的制备方法，高温煅烧香烟滤嘴得碳化香烟滤嘴，将所述碳化香烟滤嘴浸入二氧化钛生长溶液并搅拌，将浸泡后的碳化香烟滤嘴置于高温高压下反应后冷却，将反应产物洗涤干燥得所述碳化香烟滤嘴负载纳米TiO₂抗菌材料。将香烟滤嘴碳化后作为纳米TiO₂的负载材料，使废弃消耗品得到回收利用，为日常废弃物提供一种绿色经济的新用途，香烟滤嘴碳化后，其内部的超多孔结构可提供更大的比表面积和更大的孔容以负载更多纳米TiO₂颗粒，为光催化反应提供反应平台，且更有利于反应物质附着，有效提高光催化效率。本发明还公开了一种纳米二氧化钛光催化抗菌材料及其用途。

技术领域

本发明涉及无机抗菌材料技术领域，更具体地，涉及一种纳米二氧化钛光催化抗菌材料、制备方法及其用途。

背景技术

目前，常见的抗菌材料主要分为有机抗菌材料和无机抗菌材料两类。有机抗菌材料多具有毒性，并且容易产生微生物抗药性、耐药性，在实际应用中大大受限，无机抗菌材料主要是以银离子为主的离子型抗菌材料以及利用光催化抗菌的无机材料，虽然银离子抗菌效果好，但并不稳定，且加工成本高，而以二氧化钛为主的n型半导体光催化材料因具有光催化效率高、无二次污染、使用范围广、无毒无害和价格低廉等特点，可多次反复使用而保持光分散效率基本不变，已成为近年最热门的光催化抗菌无机材料，被广泛用于多种需要抗菌抑菌的领域。

二氧化钛在灭活细菌和病毒的过程中仅是依靠光催化作用，其原理为：当二氧化钛在光照时，半导体价带上的电子被激发跃迁到导带，形成带负电的高活性电子e^-，同时在价带上生成相应的光生空穴，在电场的作用下分离并且迁移到离子的表面，光生空穴有很强的的电子能力，具有很强的氧化性，可使氧分子变为活性氧及使水分子产生羟基自由基，二氧化钛光催化杀菌作用主要就是活性氧和羟基自由基共同作用于细菌或病毒的结果。然而单一的二氧化钛抗菌剂的缺点在于电子-空穴容易复合，粒子易团聚，不利于光催化反应持续稳定地进行。为了克服上述缺点，现阶段采用负载等方法提高其光催化活性，一般采用玻璃纤维或活性碳纤维等作为载体。

全球每年消费香烟产生的废弃香烟滤嘴超过八十万吨，而香烟滤嘴主要成分是不可生物降解的醋酸纤维，废弃香烟滤嘴除了会产生大量垃圾外，其内还可能含有重金属污染环境，但因香烟滤嘴具有超高多孔性，其碳化后可作为一种新型多孔材料，为纳米二氧化钛光催化剂载体提供一种新的选择。

发明内容

本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷(不足)，提供一种纳米二氧化钛光催化抗菌材料、制备方法及其用途，克服单一抗菌剂的自身局限性，使制得的光催化材料比表面积更大，进一步提高光利用率，且滤嘴的碳化在使二氧化钛电子空穴对更易分离，可有效提高催化效率。

本发明采取的技术方案是，一种纳米二氧化钛光催化抗菌材料的制备方法，高温煅烧香烟滤嘴得碳化香烟滤嘴，将所述碳化香烟滤嘴浸入二氧化钛生长溶液并搅拌，将浸泡后的碳化香烟滤嘴置于高温高压下反应后冷却，将反应产物洗涤干燥得所述碳化香烟滤嘴负载纳米TiO₂抗菌材料。

在本技术方案中，在整个光催化过程中，纳米TiO₂无质量的损失和有害物质的析出，在整个光催化过程纳米TiO₂中至少可以进行12次的反复使用而保持光分散效率基本不变，而将作为日常废弃物的香烟滤嘴碳化后作为纳米TiO₂的负载材料，内部的超多孔结构提供更大的比表面积和更大的孔容可负载更多纳米TiO₂颗粒，以及可更利于反应物质附着，为光催化反应提供反应平台，且滤嘴的醋酸纤维碳化后使纳米TiO₂电子空穴对更易分离，避免粒子团聚，使光催化反应持续稳定进行，可有效提高光催化效率。

优选地，具体包括以下步骤：

S1将香烟滤嘴置入管式炉中，通入惰性气体，在惰性气体环境下以10～20℃/min的速率缓慢升温至700～900℃，保持恒温煅烧20～40min后自然冷却，得碳化香烟滤嘴；