[发明专利]光催化抗菌材料及其制备方法和光催化抗菌剂

说明书

本申请公开了一种光催化抗菌材料及其制备方法和光催化抗菌剂。本申请光催化抗菌材料包括可见光催化剂基体和导电子助剂，导电子助剂用于所述可见光催化剂基体对可见光相应后进行电子和空穴的分离，且导电子助剂负载在所述可见光催化剂基体上。本申请光催化抗菌材料通过导电子助剂和可见光催化剂基体之间起到协同增效作用，从而赋予光催化抗菌材料高效、稳定和长效的抗菌消毒作用。本申请光催化抗菌材料制备方法制备的光催化抗菌材料抗菌和抗病毒作用等性能稳定，而且效率高，降低了经济成本。本申请光催化抗菌剂含有本申请光催化抗菌材料。

技术领域

本申请属于光催化抗菌剂技术领域，具体涉及一种光催化抗菌材料及其制备方法和光催化抗菌剂。

背景技术

人们对环境卫生的重视日益提高，老百姓的杀菌消毒意识也明显增强。此外，人类对抗生素的泛滥使用导致细菌的耐药性增强，抗菌材料的研发速度已经难以应对细菌耐药性和抗药性的不断增强，人类社会可能面临大规模细菌感染而无法医治的危险，新型抗菌材料设计研发迫在眉睫。

抗菌材料是一类具有抑菌或杀菌性能的新型功能材料。抗菌材料的抗菌性可以通过在高分子材料中添加适量的抗菌剂，或以其他方式将抗菌基团引入到载体材料中。所制备的抗菌材料本身具有抑制、消灭有害微生物的功能，可以有效的防止有害微生物的滋生。抗菌剂是一些微生物高度敏感的化学成分，是抗菌材料的核心成分，目前已经研发并应用的抗菌剂类型有：导电子助剂、有机抗菌剂和复合型抗菌剂三大类。其中，纳米银作为一种重要的杀菌剂受到广泛关注，可以用作纺织材料、涂料、食品添加剂等来消除微生物。目前对于银的杀菌机理说法不一，其中大多数的研究结果将银的广谱抗菌性归因于从纳米银解离出来的银离子，即银离子通过膜损伤、DNA损伤以及解离过程产生的活性氧物种(ROS)影响细胞代谢等机理杀死细菌。然而，单纯以银离子或者银络合物作为杀菌剂极易对正常的细胞产生副作用。而且金属元素离子抗菌存在着贵金属离子扩散造成二次污染的隐患，还存在产品制备成本高和稳定性差等缺点。

相比而言，光催化抗菌材料因具有良好的抗菌性、光催化性能、造价成本较低和稳定性等特点，在抗菌和光催化领域受到广泛关注。光催化型抗菌剂可以吸收外界的光电子能量，价带的电子跃迁到导带上，激发抗菌剂表面及周围环境中的氧和水，形成的超氧负离子(O₂^-)和羟基自由基(·OH)具有强氧化还原能力，能让微生物的蛋白质和脂质分解，促使微生物机体生化反应紊乱，破坏病原微生物细胞的分裂繁殖能力，进而抑制或杀灭有害微生物。由于微生物的膜蛋白收到损伤之后无法恢复，因此光催化型抗菌剂也具有持久的抗菌效果。

目前常用的光催化抗菌材料为TiO₂，由于其具有抑菌效果好、热稳定性高、价格低廉且无污染等诸多优点被广泛应用于光催化抑菌领域。如Kayano Sunada 等人用异丙醇钛溶液在500℃下退火制备了TiO₂膜在紫外线照射用TiO₂光催化剂杀死大肠杆菌时，细胞中的内毒素也被有效降解。Feyza Dundar Arisoy等人将低至10wt％的TiO₂掺入化学基质中，在1小时的紫外线照射下，超过95％的大肠杆菌和高达80％的金黄色葡萄球菌被灭活。因此，TiO₂作为光催化抗菌材料时，其需要在紫外光下进行相应催化效果，但是在太阳能光谱中，紫外光能量仅占5％左右。因此，TiO₂作为光催化抗菌材料由于使用条件受到限制。

发明内容

本申请的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种光催化抗菌材料及其制备方法和光催化抗菌剂，以解决现有光催化抗菌材料使用条件受限的技术问题。

为了实现上述申请目的，本申请的第一方面，提供了一种光催化抗菌材料。本申请光催化抗菌材料包括可见光催化剂基体，还包括导电子助剂，导电子助剂用于可见光催化剂基体对可见光相应后进行电子和空穴的分离，且导电子助剂负载在可见光催化剂基体上。

进一步地，导电子助剂在光催化抗菌材料中的负载重量为0.1％-10％。