一种N掺杂TiO制造技术

本发明专利技术涉及抗菌纤维素膜技术领域，且公开了一种N掺杂TiO

【技术实现步骤摘要】
一种N掺杂TiO2-Ag3PO4的纤维素复合抗菌薄膜及其制法
本专利技术涉及抗菌纤维素膜
，具体为一种N掺杂TiO2-Ag3PO4的纤维素复合抗菌薄膜及其制法。
技术介绍
羧甲基纤维素是纤维素通过羧甲基化，得到的一种阴离子型纤维素醚类化合物，具有安全、无毒、成膜性好、可生物可降解性等优点，广泛用于肉制品、禽蛋、果蔬等保鲜以及包装材料中，因此进一步提高羧甲基纤维素材料的抗菌性能成文研究热点。抗菌材料指自身具有杀灭或抑制微生物功能的一类新型功能材料，在医疗领域、家庭用品、家用电器、食品包装等领域有极其广阔的应用前景，目前的抗菌材料如抗菌塑料、抗菌纤维、抗菌薄膜等通常是将抗菌剂添加进材料基体中，赋予材料抗菌功能，抗菌剂主要有氧化锌、银离子、纳米银、季铵盐类、双呱类化合物等，可以分为接触反应型抗菌剂和光催化反应型抗菌剂。二氧化钛是目前最常用的光催化型抗菌剂，在紫外光照射下，可以产生光生电子和空穴，进一步与水和氧气产生羟基自由基和活性氧离子，活性氧离子具有很强的氧化性，能破坏细菌体内的酶等生物大分子，抑制细菌的生长和繁殖，达到抗菌的目的，并且二氧化钛具有无毒、无刺激性，热稳定性、抗菌性能强、抗菌谱广、抗菌效果持久等优点，但是普通的二氧化钛在紫外光区域内具有较高的光催化抗菌活性，而在可见光范围下不具有光催化抗菌活性，并且二氧化钛的光生电子和空穴容易发生重组和复合，严重影响了二氧化钛的光催化抗菌性能。(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种N掺杂TiO2-Ag3PO4的纤维素复合抗菌薄膜及其制法，解决了羧甲基纤维素薄膜材料的抗菌性能不高的问题，同时解决了二氧化钛的光催化抗菌活性有限的问题。(二)技术方案为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种N掺杂TiO2-Ag3PO4的纤维素复合抗菌薄膜，包括以下原料及组分：N掺杂TiO2-Ag3PO4复合抗菌剂、羧甲基纤维素、凝胶剂、塑化剂，质量比为0.5-4:100:1-4:5-10。优选的，所述凝胶剂为明胶、塑化剂为丙三醇。优选的，所述N掺杂TiO2-Ag3PO4的纤维素复合抗菌薄膜制备方法如下：(1)向反应瓶中加入浓盐酸和四氯化钛，缓慢滴加含有表面活性剂P123的乙醇溶液，搅拌均匀后再加入乙二醇溶剂，调节溶液pH为1-2，将溶液倒入进水热反应釜，并置于反应釜加热装置中，加热至140-160℃反应18-24h，将溶液过滤除去溶剂，使用乙醇洗涤沉淀产物并干燥，制备得到TiO2纳米片。(2)向反应瓶中加入蒸馏水溶剂、TiO2纳米片和尿素，超声分散均匀后将溶液倒入进水热反应釜，并置于反应釜加热装置中，加热至150-180℃反应10-15h，将溶液真空干燥除去溶剂，固体混合产物置于电阻炉中，升温至450-550℃，保温煅烧2-3h，制备得到N掺杂TiO2纳米片。(3)向反应瓶中加入质量分数为30-40％的浓氢氧化钠溶液和N掺杂TiO2纳米片，超声分散并匀速搅拌均匀，将溶液倒入进水热反应釜，并置于反应釜加热装置中，加热至100-120℃反应20-30h，离心分离除去溶剂、使用稀盐酸和蒸馏水洗涤固体产物直至中性，并置于电阻炉中，升温至380-450℃，保温煅烧2-3h，制备得到N掺杂TiO2纳米管。(4)向反应瓶中加入蒸馏水溶剂、N掺杂TiO2纳米管、聚乙烯吡咯烷酮和硝酸银，超声分散均匀并匀速搅拌4-10h，缓慢滴加磷酸二氢钠的水溶液，室温下反应2-5h，将溶液过滤、洗涤并干燥，制备得到N掺杂TiO2纳米管负载Ag3PO4纳米球，作为N掺杂TiO2-Ag3PO4复合抗菌剂。(5)向反应瓶中加入蒸馏水溶剂、羧甲基纤维素和N掺杂TiO2-Ag3PO4复合抗菌剂，超声分散并搅拌均匀，加入凝胶剂明胶和塑化剂丙三醇，置于恒温水浴锅中加热至70-80℃，匀速搅拌3-8h，水浴静置2-4h形成溶胶状，将溶胶进行真空脱泡、流延并干燥成膜，制备得到N掺杂TiO2-Ag3PO4的纤维素复合抗菌薄膜。优选的，所述步骤(1)中的四氯化钛和表面活性剂P123的质量比为15-30:10。优选的，所述步骤(1)中的反应釜加热装置包括旋转装置，旋转装置活动连接有旋转轴，旋转轴固定连接有旋转盘，旋转盘上方设置有水热反应釜、旋转盘上表面设置有卡槽，卡槽活动连接有卡环，卡环固定连接有挡板，旋转盘活动连接有滑轮，滑轮活动连接有固定块。优选的，所述步骤(2)中的TiO2纳米片和尿素的质量比为10:15-25。优选的，所述步骤(4)中的N掺杂TiO2纳米管、聚乙烯吡咯烷酮、硝酸银和磷酸二氢钠的质量比为30-60:40-60:10:3-5。(三)有益的技术效果与现有技术相比，本专利技术具备以下有益的技术效果：该一种N掺杂TiO2-Ag3PO4的纤维素复合抗菌薄膜，以P123作为表面活性剂，通过高温热溶剂法在乙二醇体系中生成超薄TiO2纳米片，再以尿素作为氮源，制备得到N掺杂TiO2纳米片，再通过高温水热处理，超薄的N掺杂TiO2纳米片剥离、卷曲形成比表面积更大的N掺杂TiO2纳米管，N掺杂取代了TiO2中部分O的晶格，降低了TiO2的带隙，促进光吸收边发生红移，使N掺杂TiO2纳米管在可见光区域中也具有良好的光吸收和光化学活性，并且N掺杂在TiO2的禁带中间中形成杂质能级，可以捕获导带上的电子，从而抑制光生电子和进行的重组和复合，从而提高了N掺杂TiO2纳米管可见光光催化抗菌活性。该一种N掺杂TiO2-Ag3PO4的纤维素复合抗菌薄膜，聚乙烯吡咯烷酮均匀沉积在N掺杂TiO2纳米管的表面和内壁上，再吸附Ag+，使Ag3PO4纳米球均匀生长在N掺杂TiO2纳米管的表面和内壁中，两者之间形成异质结结构，产生的内建电场促进Ag3PO4纳米球价带产生的空穴向N掺杂TiO2纳米管的价带迁移，而电子则留在Ag3PO4纳米球的导带，异质结结构有效促进了光生电子和空穴的分离，进一步减少了光生电子和空穴的重组，以N掺杂TiO2纳米管负载Ag3PO4纳米球异质结作为复合抗菌剂，加入到羧甲基纤维素基体中，并且微量的Ag3PO4分解产生Ag+也具有优异的抗菌活性，赋予了材料优异的光催化抗菌和接触性抗菌性能。附图说明图1是反应釜加热装置正面示意图；图2是挡板放大示意图；图3是挡板调节示意图。1-反应釜加热装置；2-旋转装置；3-旋转轴；4-旋转盘；5-水热反应釜；6-卡槽；7-卡环；8-挡板；9-滑轮；10-固定块。具体实施方式为实现上述目的，本专利技术提供如下具体实施方式和实施例：一种N掺杂TiO2-Ag3PO4的纤维素复合抗菌薄膜，包括以下原料及组分：N掺杂TiO2-Ag3PO4复合抗菌剂、羧甲基纤维素、凝胶剂、塑化剂，质量比为0.5-4:100:1-4:5-10，凝胶剂为明胶、塑化剂为丙三醇。N掺杂TiO2-Ag3PO4的纤维素复合抗菌薄膜制备方法如下：(1)向反应瓶中加入浓盐酸和四氯化钛，缓慢滴加含有表面活性剂P123的乙醇溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种N掺杂TiO

【技术特征摘要】
1.一种N掺杂TiO2-Ag3PO4的纤维素复合抗菌薄膜，包括以下原料及组分，其特征在于：N掺杂TiO2-Ag3PO4复合抗菌剂、羧甲基纤维素、凝胶剂、塑化剂，质量比为0.5-4:100:1-4:5-10。


2.根据权利要求1所述的一种N掺杂TiO2-Ag3PO4的纤维素复合抗菌薄膜，其特征在于：所述凝胶剂为明胶、塑化剂为丙三醇。


3.根据权利要求1所述的一种N掺杂TiO2-Ag3PO4的纤维素复合抗菌薄膜，其特征在于：所述N掺杂TiO2-Ag3PO4的纤维素复合抗菌薄膜制备方法如下：
(1)向入浓盐酸中加四氯化钛，滴加表面活性剂P123的乙醇溶液，加入乙二醇溶剂，调节溶液pH为1-2，将溶液倒入进水热反应釜，并置于反应釜加热装置中，加热至140-160℃反应18-24h，过滤、洗涤并干燥，制备得到TiO2纳米片；
(2)向蒸馏水溶剂中加入TiO2纳米片和尿素，超声分散均匀后将溶液倒入进水热反应釜，并置于反应釜加热装置中，加热至150-180℃反应10-15h，真空干燥除去溶剂，固体混合产物置于电阻炉中，升温至450-550℃，保温煅烧2-3h，制备得到N掺杂TiO2纳米片；
(3)向质量分数为30-40％的浓氢氧化钠溶液中加入N掺杂TiO2纳米片，超声分散并搅拌均匀，将溶液倒入进水热反应釜，并置于反应釜加热装置中，加热至100-120℃反应20-30h，离心分离并洗涤，固体产物并置于电阻炉中，升温至380-450℃，保温煅烧2-3h，制备得到N掺杂TiO2纳米管；
(4)向蒸馏水溶剂中加入N掺杂TiO2纳米管、聚乙烯吡咯烷酮和硝酸银，超声...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴飞，
申请(专利权)人：吴飞，
类型：发明
国别省市：河南;41