一种光触媒口罩及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提出了一种光触媒口罩，包含光触媒滤芯层，所述光触媒滤芯层含有ZnO‑TiO

【技术实现步骤摘要】
一种光触媒口罩及其制备方法和应用
本专利技术涉及口罩
，具体涉及一种光触媒口罩及其制备方法和应用。
技术介绍
合理选择和使用口罩，能够有效防止病毒感染。口罩是预防呼吸道传染病的重要防线，可以降低新型冠状病毒感染风险。一般市面上的口罩，最多只能将细菌及病毒阻挡在口罩外侧，并不能分解有害物质。大约20分钟，一个普通口罩就会变成一个传染源。光触媒口罩的表面处理了光触媒涂层，可以分解99％的有害物质，不单可以把危险阻挡在口罩外，同时还时刻自动清洁消毒，保持佩戴者的安全。光触媒口罩外层上的光触媒和空气中的氧气和水分得以充分接触，产生了强氧化还原反应，使口罩表面吸附的有害有机化学物质被分解。同时，口罩内侧的光触媒也在时刻分解着口腔鼻腔呼出气体中的细菌。避免二次污染及交叉感染。不仅抑菌防霉并可分解口罩上异味，延长口罩使用时效及保障生命安全。光触媒口罩还能消灭和分解细菌，虫螨，甲醛，硫化物等等有机有害物质。光触媒作为新材料应用，在中国已有十六年历史，最早应用于2003年非典时期，中国唯一一例光触媒灭活sars病毒实验由中国科学院生物物理研究所完成，灭活率为100％。同时，在对各种空气污染物的净化上，对甲醛、苯、苯系物、硫化物、氨化物。行业人士都了解，光触媒技术是当今世界纳米科技领域中技术最应用范围最广泛最成熟的技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种光触媒口罩及其制备方法和应用，具有较高的吸附能力及高催化降解能力，用于医护人员、病人或普通健康人群中，能起到隔绝病毒、细菌的作用，避免交叉感染，同时，有助于杀灭螨虫，长时间佩戴口罩不会引起皮肤过敏、红疹等情况出现，使用更方便；使用本专利技术光触媒口罩进一步能降解空气中有机污染物如甲醛、硫化物、胺化物等，保护人体健康。本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术提供一种光触媒口罩，包含光触媒滤芯层，所述光触媒滤芯层含有ZnO-TiO2-钙钛矿/硅藻土复合材料，以硅藻土为基体材料，所述ZnO-TiO2-钙钛矿为包含ZnO、TiO2和钙钛矿的复合材料。作为本专利技术的进一步改进，所述ZnO-TiO2-钙钛矿/硅藻土复合材料包括以下原料按重量份制备得到：ZnO粉、TiO2粉、钙钛矿、硅烷偶联剂、表面活性剂。作为本专利技术的进一步改进，所述ZnO-TiO2-钙钛矿/硅藻土复合材料包括以下原料按重量份制备得到：ZnO粉10-20份、TiO2粉40-70份、钙钛矿10-30份、硅烷偶联剂1-5份、表面活性剂1-3份、硅藻土30-70份。作为本专利技术的进一步改进，所述ZnO-TiO2-钙钛矿/硅藻土复合材料包括以下原料按重量份制备得到：ZnO粉15份、TiO2粉52份、钙钛矿22份、硅烷偶联剂3份、表面活性剂2份、硅藻土50份。作为本专利技术的进一步改进，所述硅烷偶联剂选自KH550、KH560、KH570、KH792、KH561、KH590中的一种或两种以上的混合。作为本专利技术的进一步改进，所述表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸钠、琥珀酸酯磺酸钠、琥珀酸双酯磺酸钠中的一种或两种以上的混合。作为本专利技术的进一步改进，所述ZnO-TiO2-钙钛矿/硅藻土复合材料由以下方法制备得到：S1.分别将硅藻土、ZnO粉、TiO2粉、钙钛矿进行研细至200目以下；S2.将步骤S1得到的硅藻土加入乙醇溶液中，超声分散均匀，加入硅烷偶联剂的乙醇溶液，加热至70-90℃，搅拌反应1-2h；S3.将步骤S1得到的TiO2细粉、ZnO细粉和钙钛矿细粉混合均匀，加入含有表面活性剂的水溶液中，超声分散均匀；S4.将步骤S3得到的溶液加入步骤S2得到的溶液中，保持原温度搅拌反应2-4h后，停止加热和搅拌，静置1-2h后，过滤，去离子水清洗滤渣，滤渣再次用行星球磨机研磨至200目以下，得到ZnO-TiO2-钙钛矿/硅藻土复合材料。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S2中所述硅烷偶联剂的乙醇溶液中硅烷偶联剂的质量分数为1-3％，乙醇的体积分数为35-70％，余量为水；所述含有表面活性剂的水溶液中表面活性剂的质量分数为0.5-1.5％。本专利技术进一步保护一种上述的光触媒口罩的制备方法，包括以下步骤：将外层无纺布层、光触媒滤芯层、活性炭无纺布层、聚丙烯熔喷布层和里层无纺布层依次叠放，然后一次复合成型，得到光触媒口罩；所述光触媒滤芯层为将ZnO-TiO2-钙钛矿/硅藻土复合材料和偶联剂配置成溶液，通过二浸二扎、紫外线照射、乙醇浸泡、水洗、烘干、后整理工艺，枝在无纺布表面，得到光触媒滤芯层。本专利技术进一步保护一种上述光触媒口罩在隔绝病毒、细菌、螨虫以及甲醛、硫化物、胺化物污染物中的应用。光触媒的作用机理是：在光照下，光子的能量大于半导体禁带宽度，其价带上的电子(e-)就会被激发到导带上，同时在价带上产生空穴(h+)，激发态的导带电子和价带空穴又能重新合并，并产生热能或其他形式散发掉。当光触媒催化剂存在合适的俘获剂、表面缺陷或者其他因素时，电子和空穴的复合得到抑制，就会在光触媒催化剂表面发生氧化-还原反应。价带空穴是良好的氧化剂，导带电子是良好的还原剂，在半导体光催化反应中，一般与表面吸附的H2O、O2反应，生成氧化性很活泼的羟基自由基(·OH)和超氧离子自由基(O2-)，能够把各种有机物直接氧化成CO2、H2O等无机小分子，而且因为他们的氧化能力强，一般不停留在中间步骤，不产生中间产物，光触媒本身也不会被消耗。由于半导体的光吸收阈值与带隙宽具有如下关系：λg(nm)＝1240/Eg(ev)TiO2的带隙宽Eg＝3.2eV，通过计算可知，能够激发TiO2进行光催化的光主要为波长小于或等于387.5nm的紫外光，而紫外光在太阳光中只占5％左右，所以太阳光利用效率低。根据理论研究与实验，光触媒的作用机理具有以下特征：第一，光触媒光催化反应中生成的活性羟基[·OH]具有402.8mJ/mol的反应能，高于有机物中如C-C、N-H、C-N、C-H、H-O、C-O等化学键的键能，会导致大多数有机物在不同程度上发生光催化分解反应；第二，光触媒的催化反应必须在纳米光触媒微粒的表面进行；第三，单纯的二氧化钛光触媒只有在紫外线(λ<388nm)照射时才具有光催化效应。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术以硅藻土基体材料，其具有较大的比表面积和高的吸附活性，确保复合光触媒滤网材料较大的吸附能力；ZnO-TiO2-钙钛矿光催化剂提高了光催化降解活性；硅藻土中含有的微量金属元素进一步与ZnO-TiO2-钙钛矿光催化剂具有增强光催化、光响应的效果，具有协同增效的作用。本专利技术制备的空气净化器用光触媒口罩具有较高的吸附能力及高催化降解能力，用于医护人员、病人或普通健康人群中，能起到隔绝病毒、细菌的作用，避免交叉感染，同时，有助于杀灭螨虫，长时间佩戴口罩不会引起皮肤过敏、红疹等情况出现，使用更方便；使用本专利技术光触媒口罩进一步能降解空气中有机污染物如甲醛、硫化物、胺化物等，保护人体健康。附图说明为了更清本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光触媒口罩，其特征在于，包含光触媒滤芯层，所述光触媒滤芯层含有ZnO-TiO

【技术特征摘要】
1.一种光触媒口罩，其特征在于，包含光触媒滤芯层，所述光触媒滤芯层含有ZnO-TiO2-钙钛矿/硅藻土复合材料，以硅藻土为基体材料，所述ZnO-TiO2-钙钛矿为包含ZnO、TiO2和钙钛矿的复合材料。


2.根据权利要求1所述一种光触媒口罩，其特征在于，所述ZnO-TiO2-钙钛矿/硅藻土复合材料包括以下原料按重量份制备得到：ZnO粉、TiO2粉、钙钛矿、硅烷偶联剂、表面活性剂。


3.根据权利要求2所述一种光触媒口罩，其特征在于，所述ZnO-TiO2-钙钛矿/硅藻土复合材料包括以下原料按重量份制备得到：ZnO粉10-20份、TiO2粉40-70份、钙钛矿10-30份、硅烷偶联剂1-5份、表面活性剂1-3份、硅藻土30-70份。


4.根据权利要求3所述一种光触媒口罩，其特征在于，所述ZnO-TiO2-钙钛矿/硅藻土复合材料包括以下原料按重量份制备得到：ZnO粉15份、TiO2粉52份、钙钛矿22份、硅烷偶联剂3份、表面活性剂2份、硅藻土50份。


5.根据权利要求2所述一种光触媒口罩，其特征在于，所述硅烷偶联剂选自KH550、KH560、KH570、KH792、KH561、KH590中的一种或两种以上的混合。


6.根据权利要求2所述一种光触媒口罩，其特征在于，所述表面活性剂选自十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸钠、琥珀酸酯磺酸钠、琥珀酸双酯磺酸钠中的一种或两种以上的混合。


7.根据权利要求1所述一种光触媒口罩，其特征在于，所述ZnO-TiO2-钙钛矿/...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱虹，张照荣，
申请(专利权)人：浙江笨鸟科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33