[发明专利]一种光纳米抑菌材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种光纳米抑菌材料及其制备方法和应用，属于纳米材料技术领域。制备方法具体为：将硫酸钛和KOH、尿素反应所得到的产物与聚酰亚胺纤维在NaOH溶液中反应，得到TiO₂纳米复合纤维材料，然后将该TiO₂纳米复合纤维材料与γ‑甲基丙烯酸酰氧丙基三甲氧基硅烷和乙烯基甲基三甲氧基硅烷在有机溶剂中反应，得到的改性TiO₂纳米复合纤维材料在AgNO₃溶液中浸泡，即得光纳米抑菌材料。本发明制备得到的光纳米抑菌材料能够用于自来水抑菌处理，且抑菌效果优异，同时不存在重金属超标的问题，能够满足人体健康需求。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，特别是涉及一种光纳米抑菌材料及其制备方法和应用。

背景技术

保证水质的安全卫生是目前人类面临的最富挑战的问题之一。目前，对市政自来水进行处理的传统方法是氯化法，氯气易溶于水，与水结合生成次氯酸和盐酸，具有使用方便、成本低等特点，并且可以留存在水中(余氯)，从而起到持续的杀菌、消毒作用。然而，使用氯化法会产生许多具有长期有害影响的副产物，包括三卤甲烷和卤乙酸等，流行病学研究表明，膀胱癌、直肠癌等可能与饮用含有此类副产物的水有关。

纳米技术在环境科学中有着广泛的应用，为环境科学提供了新的材料、工艺和技术保障。纳米技术应用在污染物监测和水处理中，已经显示出巨大的优越性和潜在应用价值，与传统环境检测及水处理方法相比，其具有无法比拟的优势。

目前，对纳米抑菌材料的研制在不断进行中，但现有的纳米抑菌材料应用于水体抑菌仍存在一些问题，比如重金属超标、不适用于饮用水体系以及不能很好的应用于终端水等问题，因此，提供一种抑菌效果优异、适用于自来水抑菌的纳米材料是目前需要解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种光纳米抑菌材料及其制备方法和应用，以解决上述现有技术存在的问题，从而实现对自来水安全高效的抑菌作用。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明的目的之一是提供一种光纳米抑菌材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将硫酸钛溶于KOH溶液，然后加入尿素，反应得到产物A；

(2)将所述产物A与聚酰亚胺纤维在NaOH溶液中反应，得到TiO₂纳米复合纤维材料；

(3)将所述TiO₂纳米复合纤维材料与γ-甲基丙烯酸酰氧丙基三甲氧基硅烷和乙烯基甲基三甲氧基硅烷加入有机溶剂中，超声处理后，在73-75℃下反应2-3h，得到改性TiO₂纳米复合纤维材料；

(4)将所述改性TiO₂纳米复合纤维材料在AgNO₃溶液中浸泡，得到所述光纳米抑菌材料。

进一步地，所述尿素与硫酸钛的摩尔比为1:1；加入尿素后的反应条件为：在180-185℃下反应45-48h。

进一步地，所述产物A与聚酰亚胺纤维的质量比为1-1.2:5。

进一步地，所述NaOH溶液的浓度为10-12mol/L。

进一步地，步骤(2)所述反应温度为182-185℃，反应时间为20-24h。

进一步地，所述TiO₂纳米复合纤维材料与γ-甲基丙烯酸酰氧丙基三甲氧基硅烷和乙烯基甲基三甲氧基硅烷的质量比为10:1.8-2:3-3.4。

进一步地，步骤(3)所述超声处理的时间为0.3-0.5h。

进一步地，所述AgNO₃溶液的浓度为1-1.2mol/L；步骤(4)所述浸泡的时间为30-45min。