專利名稱：金屬粒子組合TiO2光觸媒強(qiáng)化殺菌組成物及制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種以過氧化物進(jìn)行原子表面改質(zhì)的，銳鈦礦結(jié)晶型納米光催化劑TiO2殺菌組成物為主體，添加金屬粒子形成Ag+、Cu++、Fe++ (+++)/Ti02廣譜強(qiáng)化型抗菌光催化劑組成物。本發(fā)明還涉及上述組成物溶膠的制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
在我們的周圍，每天都受到眼睛看不見的各種各樣的有害物質(zhì)的威脅。汽車尾氣造成的大氣污染，建材引起的致病住宅征候群，對人體有害的霉菌、空氣感染的病原菌、雜菌以及病毒等等各種各樣的危險存在著。由于地球環(huán)境的污染，近年來頻繁地發(fā)生大型的 突發(fā)性衛(wèi)生事件，例如“非典” “禽流感” “甲型流感” “震后傳染”等等。此外，建筑物外墻污穢流掛、發(fā)霉，內(nèi)裝璜的變色，再進(jìn)一步吸煙 垃圾 床 廁所 新建材等等統(tǒng)稱為致病住宅的惡臭。由于人們目前可以選擇的殺菌劑以及除臭劑，大多數(shù)為氯、碘制品為代表的化學(xué)制品，消毒之后往往對于江河、土壤、大氣等造成次生污染，此類被動消毒產(chǎn)品的應(yīng)用越來越受到限制。國外的研究還表明，由于反復(fù)使用消毒劑，發(fā)生了 “超級病菌把消毒劑當(dāng)早餐”的現(xiàn)象，細(xì)菌不僅不怕消毒劑，也不怕常見的抗生素。上世紀(jì)90年代后期以來，伴隨著納米技術(shù)的進(jìn)步，以銳鈦礦型結(jié)晶型光催化劑TiO2為代表的具有光催化活性半導(dǎo)體粒子，應(yīng)用在環(huán)境凈化領(lǐng)域的研究活躍，并且取得應(yīng)用的實際效果。從本質(zhì)上來說，光催化技術(shù)是利用光來激發(fā)氧化物等半導(dǎo)體，利用它們產(chǎn)生的e-空穴效應(yīng)來促進(jìn)在常溫難以發(fā)生的氧化還原反應(yīng)。
但是，具有光來激發(fā)TiO2氧化物等半導(dǎo)體，在光照不到或光暗的地方使用等等，仍然是難以解決的課題。
具有光激發(fā)TiO2氧化物等半導(dǎo)體的環(huán)境凈化，在光線比較暗或弱光的條件下，以光催化劑TiO2為主體的Ag+、Cu++、Fe++(+++)/ TiO2組合物，仍具有強(qiáng)抗菌、除臭、防霉能力。
研究表明微量金屬元素具有廣譜型的抗菌功能，例如白金、銀、銅、鐵等。銀離子是一種廣譜性殺菌材料，在目前所知的金屬離子中，它的抗菌性能是最強(qiáng)的。據(jù)測定，水中含銀離子為0. 01mg/L時就可完全殺滅水中的大腸桿菌等常見細(xì)菌，還可以殺滅乙肝病毒、白癬菌和黃曲霉等真菌。
銀的化學(xué)結(jié)構(gòu)決定了銀具有較高的催化能力，高氧化態(tài)銀的還原勢極高，足以使其周圍空間產(chǎn)生原子氧。原子氧具有強(qiáng)氧化性可以滅菌，Ag+可以強(qiáng)烈地吸引細(xì)菌體中蛋白酶上的巰基(-SH)，迅速與其結(jié)合在一起，使蛋白酶喪失活性，導(dǎo)致細(xì)菌死亡。當(dāng)細(xì)菌被Ag+殺死后，Ag+又由細(xì)菌尸體中游離出來，再與其它菌落接觸，周而復(fù)始地進(jìn)行上述過程，這也是銀殺菌持久性的原因。銅離子是除銀離子外最強(qiáng)的金屬離子抗菌劑(見表1)，具有廣譜的抗菌性、無耐藥性(見表2)，其抗菌作用表現(xiàn)為遲效性(見表3)，即銅離子只要維持在一定濃度并持續(xù)一定時間能有效抑菌和殺菌。
表1、影響傷寒菌發(fā)育的最低金屬離子濃度(MIC)
權(quán)利要求
1.一種殺菌光催化劑組成物，該組成物是水溶液，其基本組成為鈦元素的氧化物TiO2粒子，Ag+、Cu++、Fe++(+++)金屬離子和水。
2.項目I中所要求的光催化劑組合物中，利用過氧化物改性，原子表面由02_修飾的TiO2粒子的環(huán)境凈化光催化劑組成物，該組成物由于02_修飾基團(tuán)的存在，借助負(fù)電荷的斥力穩(wěn)定地分散在水溶液中，形成二核配位化合物Ti2O5 (OH) x (x_2)透明長效TiO2溶膠。
3.項目I及2中所要求的溶液pH值為中性光催化劑組成物。
4.項目1、2、3中所要求的光催化劑組成物中，納米TiO2粒子的結(jié)晶型為銳鈦礦型結(jié)晶，其電子能級為3. 2eV，在太陽或熒光燈光線(UV)作用下發(fā)生電子一空穴效應(yīng)的殺菌組成物。
5.項目I中所要求的光催化劑殺菌組成物的制造方法基本特點如下 在中性銳鈦礦結(jié)晶型溶膠TiO2中添加Ag、Cu、Zn等具有殺菌的金屬粒子或離子，形成Ag+、Cu++、Fe++ (+++)/Ti02廣譜強(qiáng)化型抗菌光催化劑組成物。
6.項目I及5要求的殺菌光催化劑組成物為Ag+、Cu++、Fe++(+++)/Ti02廣譜強(qiáng)化型抗菌組成物，其特征是施工后形成無色透明薄膜，不影響基材外觀，根據(jù)不同基材可選擇建筑物室內(nèi)墻壁、裝飾、器物等常溫噴涂，也可以噴涂浸涂玻璃陶瓷表面，經(jīng)熱處理，制成抗菌衛(wèi)生用品或餐具等。
全文摘要
提供一種廣譜強(qiáng)化，具有長期殺菌作用的金屬粒子組合納米光催化劑TiO2組成物Ag+、Cu++、Fe++(+++)/TiO2及其制造方法。選擇過氧絡(luò)合基鈦金屬元素氧化物TiO2殺菌組成物，該組成物原子表面經(jīng)過氧化物改質(zhì)，在水中形成穩(wěn)定的殺菌光催化劑溶膠，pH呈中性，具有成膜性及長效殺菌性。TiO2粒子的一次粒子徑在20nm以下，銳鈦礦型結(jié)晶，電子能級為3.2eV，在光作用下產(chǎn)生電子—空穴效應(yīng)，使與其接觸的有害有機(jī)物分解而無害化，使NOx、SOx轉(zhuǎn)化由大氣中除去。該光催化劑溶膠中添加金屬粒子Ag+、Cu++、Fe++(+++)/TiO2制成廣譜強(qiáng)化型抗菌組成物，在可見光或暗處仍具有強(qiáng)的抗菌能力。該組成物可以在常溫成膜，也可在耐高溫材料表面高溫成膜，制成具有殺菌功能的光催化機(jī)能用品。
文檔編號B01J23/72GK102784645SQ201110126718
公開日2012年11月21日 申請日期2011年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月17日
發(fā)明者不公告發(fā)明人 申請人:李悅, 李文發(fā), 王東寧, 田曉鋒