一种陶瓷用无机纳米复合抗菌材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种陶瓷用无机纳米复合抗菌材料及其制备方法和应用，涉及陶瓷添加剂技术领域。该材料包括纳米氧化锌掺银颗粒，g‑C

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷用无机纳米复合抗菌材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及陶瓷添加剂
，尤其涉及一种陶瓷用无机纳米复合抗菌材料及其制备方法和应用。
技术介绍
随着社会的高速发展，人类活动频繁，气候变暖和环境问题日趋严峻。这些问题加速了细菌，病毒，微生物的进化，进化后的细菌，病毒，微生物引起的疾病往往没有特效药，严重威胁着人们的健康。2020年肆虐全球的新冠病毒在常温下可存活5-10天，低温环境下存活时间可能会更长，甚至出现了物传人的情况。健康的生活环境和卫生质量已逐渐受到人们的重视，因此安全无毒的抗菌产品已成为广大消费者的首选。抗菌材料是具有杀菌、抑菌性能的功能材料，其核心成分是抗菌剂，将少量的抗菌剂添加至普通材料中制成抗菌材料，用这些抗菌材料制成的成品也就具备了抗菌的功能，从而有效的阻止细菌、病毒入侵，保障人们的健康。随着家装行业的兴起，装修污染逐渐受到人们的重视，室内装修污染主要来源于甲醛和苯，其中地板、家具用的粘合胶会产生甲醛，油漆，防水材料中都含有苯。甲醛的释放期甚至长达5-10年，对人体健康危害极大。纳米光催化材料在特定的光的照射下，电子从价带跃迁到导带的位置，在导带形成光生电子，从而形成电子-空穴对，这些电子-空穴对与周围的水，氧气发生作用后，能够将空气中甲醛、苯等污染物分解成无危害的物质，同时也可以破坏细胞壁达到杀菌抑菌的作用。纳米光催化材料因同时能抗菌和除甲醛而受到极大的关注。常见的光催化材料多为金属氧化物或者硫化物，如TiO2、ZnO、CdS及PbS等。但由于光腐蚀和化学腐蚀强、难溶解，实用性好的有TiO2和ZnO。ZnO具备无毒、对皮肤无刺激、稳定性好、制备成本低等优点，因此纳米氧化锌抗菌材料具有更广阔的市场前景和巨大的应用价值。陶瓷制品种类繁多，主要包括日用陶瓷，建筑陶瓷和卫生洁具。陶瓷制品已经深入到人们的生活中，例如陶瓷杯子，陶瓷盘子，建筑瓷砖，浴缸、洗脸池等。抗菌陶瓷是在陶瓷制品生产过程中，加入抗菌剂从而使陶瓷表面具有抗菌作用的功能陶瓷。它在保持陶瓷制品原有使用功能和装饰效果的同时，增加消毒、杀菌及化学降解的功能。抗菌陶瓷作为功能性陶瓷产品，能够有效避免各种疾病对人类的侵害，特别使公共场所的卫生预防。大量专利公开了氧化锌抗菌陶瓷，专利CN105985141A公开了一种改性纳米触媒氧化锌抗菌陶瓷的制备方法，将改性纳米触媒氧化锌抗菌液或粉体加入釉中，制备多功能陶瓷釉，制得的抗菌陶瓷兼具有抗菌和防霉效果，陶瓷表面颜色没有失真，能长期有效的发挥抗菌作用。专利CN209923216U公开了一种抗菌陶瓷碗，纳米氧化锌抗菌表层附着于釉层外部表面，纳米氧化锌颗粒的直径为10-50nm，氧化锌颗粒的粒间距为20-100nm，附于表面的纳米氧化锌抗菌层有优异的抗菌效果，还能增强陶瓷碗的强度、耐久性及弹性。专利CN106746668B公开了一种抗菌陶瓷釉液及其制备方法，抗菌陶瓷底釉液包括熔块、镁气石，纳米二氧化钛，高岭土，石英等，抗菌瓷面釉液包括硝酸锌，纳米氧化锌粉，氧化铝粉、硅酸锆等，釉液抗菌能力强、时间持久，对人体无害。纳米氧化锌是一种宽禁带半导体材料，其室温下的禁带宽度为3.2eV。其较大的禁带宽度决定了其几乎不吸收可见光，只能在吸收紫外光后才能发挥其光催化作用，同时还存在光生载流子复合较快和光腐蚀的问题，这些都是极大的限制了ZnO的应用。为此科研人员通过纳米氧化锌修饰改性，拓宽ZnO吸收光子的范围，提高ZnO光催化活性。通过修饰改性后的纳米氧化锌对可见光的利用率仍然有限，对太阳光能量的利用率也有限，其光催化活性也受到限制，抗菌和去甲醛能力也因此受到限制。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是纳米氧化锌对可见光和太阳光利用率有限，光催化活性有限的缺陷，提供一种陶瓷用无机纳米复合抗菌材料及其制备方法。为了解决上述问题，本专利技术提出以下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种陶瓷用无机纳米复合抗菌材料，包括纳米氧化锌掺银颗粒，g-C3N4，长余辉材料以及上转换材料；其中，纳米氧化锌掺银颗粒的锌离子和银离子的摩尔比为10：0.2-0.6；纳米氧化锌掺银颗粒负载于g-C3N4上，形成ZnO:Ag/g-C3N4；长余辉材料以及上转换材料依次包裹于ZnO:Ag/g-C3N4的表面。具体地，所述纳米氧化锌掺银颗粒为针状。进一步地，所述纳米氧化锌掺银颗粒与g-C3N4的质量比为1-50：1。进一步地，所述长余辉材料与ZnO:Ag/g-C3N4的质量比为0.1％-5％：1。进一步地，所述上转换材料与与长余辉材料/ZnO:Ag/g-C3N4的质量比为1％-10％：1。进一步地，所述长余辉材料包括SrAl2O4:Eu2+,Dy3+；CaAl2O4:Eu2+,Nd3+；SrAl2O4:Eu2+；Sr4Al14O25:Eu2+,Dy3+；Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+；Ca2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+；MgSiO3:Mn2+,Eu2+,Dy3+；CaWO4:Eu3+中的一种。进一步地，所述上转换材料包括NaYF4:Yb3+，Er3+；CaS:Eu3+，Sm3+；CaS:Ce3+，Sm3+；CaLiYF4:Er3+；CaF2:Er3+；BaF2:Yb3+，Er3+；NaYF4:Ho3+，Tm3+；YVO4:Er3+；LaCl3:Pr3+；Y3Al5O12:Sm3+中的一种。第二方面，本专利技术提供一种如第一方面所述的陶瓷用无机纳米复合抗菌材料的制备方法，包括以下步骤：S1，按比例，取纳米氧化锌掺银颗粒和g-C3N4，置于玛瑙研钵中充分混合研磨20min-50min，然后将混合粉体用100℃-300℃热处理1-2h，使纳米氧化锌掺银颗粒负载于g-C3N4上，形成ZnO:Ag/g-C3N4；所述纳米氧化锌掺银颗粒与g-C3N4的质量比为1-50：1；S2，将长余辉材料加入到水中，超声10-30min；再将ZnO:Ag/g-C3N4粉末分散在水中，在搅拌情况下慢慢滴加入含有长余辉材料的分散液中，继续超声40-60min，超声结束后整个混合液搅拌24h，离心，70℃-80℃下干燥8-24h后转移至坩埚，于马弗炉中120℃-160℃处理1-2h，待自然冷却后研磨备用；所述长余辉发光材料与ZnO:Ag/g-C3N4的质量比为0.1％-5％：1；S3，将上转换材料分散在水中，超声50-70min，再将S3得到的粉末分散在水中，在搅拌情况下慢慢滴加入含有上转换材料的分散液中，继续超声40-60min，超声结束后整个混合液搅拌24h，离心，70℃-80℃下干燥8-24h后转移至坩埚，于马弗炉中120℃-160℃处理1-2h，待自然冷却后得到最终产物，即为所述的陶瓷用无机纳米复合抗菌材料；所述上转换材料与步骤S3得到的粉末的质量比为1％-10％：1。进一步地，所述纳米氧化锌掺银颗粒的合成方法如下：将六水合硝酸锌和硝酸银按摩尔比10：0.2-0.6混合溶于去离子水中，搅拌至充分混合，得到混合液；另将葡萄糖和氢氧化钠加入去离子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种陶瓷用无机纳米复合抗菌材料，其特征在于，包括纳米氧化锌掺银颗粒，g-C

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷用无机纳米复合抗菌材料，其特征在于，包括纳米氧化锌掺银颗粒，g-C3N4，长余辉材料以及上转换材料；其中，纳米氧化锌掺银颗粒的锌离子和银离子的摩尔比为10：0.2-0.6；纳米氧化锌掺银颗粒负载于g-C3N4上，形成ZnO:Ag/g-C3N4；长余辉材料以及上转换材料依次包裹于ZnO:Ag/g-C3N4的表面。


2.如权利要求1所述的陶瓷用无机纳米复合抗菌材料，其特征在于，所述纳米氧化锌掺银颗粒与g-C3N4的质量比为1-50：1。


3.如权利要求1所述的陶瓷用无机纳米复合抗菌材料，其特征在于，所述长余辉材料与ZnO:Ag/g-C3N4的质量比为0.1％-5％：1。


4.如权利要求1所述的陶瓷用无机纳米复合抗菌材料，其特征在于，所述上转换材料与与长余辉材料/ZnO:Ag/g-C3N4的质量比为1％-10％：1。


5.如权利要求1所述的陶瓷用无机纳米复合抗菌材料，其特征在于，所述长余辉材料包括SrAl2O4:Eu2+,Dy3+；CaAl2O4:Eu2+,Nd3+；SrAl2O4:Eu2+；Sr4Al14O25:Eu2+,Dy3+；Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+；Ca2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+；MgSiO3:Mn2+,Eu2+,Dy3+；CaWO4:Eu3+中的一种。


6.如权利要求1所述的陶瓷用无机纳米复合抗菌材料，其特征在于，所述上转换材料包括NaYF4:Yb3+，Er3+；CaS:Eu3+，Sm3+；CaS:Ce3+，Sm3+；CaLiYF4:Er3+；CaF2:Er3+；BaF2:Yb3+，Er3+；NaYF4:Ho3+，Tm3+；YVO4:Er3+；LaCl3:Pr3+；Y3Al5O12:Sm3+中的一种。


7.一种如权利要求1-6任一项所述的陶瓷用无机纳米复合抗菌材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，按比例，取纳米氧化锌掺银颗粒和g-C3N4，置于玛瑙研钵中充分混合研磨20min-50min，然后将混合粉体用100℃-300℃热处理1-2h，使纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴力，曾和平，沈海华，余力，
申请(专利权)人：中星广州纳米材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44