Ag离子负载的黑色TiO2纳米光催化杀菌材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于光催化杀菌材料技术领域，涉及Ag离子负载的黑色TiO2纳米光催化杀菌材料及其制备方法。所述的制备方法包括如下步骤：(1)将苯扎氯铵、纳米二氧化钛和溶剂混合，获得混合液；(2)对所述的混合液进行球磨处理，然后加热干燥得到粉末样品；(3)将所述的粉末样品与NaBH4粉末混合并研磨，然后放入管式炉中进行热处理一段时间，并通入Ar气进行保护；(4)将热处理后的混合粉末分散于去离子水中进行离心除杂离子处理，进一步超声处理后在搅拌下加入含银离子的盐，干燥得到Ag@b

【技术实现步骤摘要】
Ag离子负载的黑色TiO2纳米光催化杀菌材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于光催化杀菌材料
，涉及Ag离子负载的黑色TiO2纳米光催化杀菌材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]光催化技术是一种高效的解决环境污染和改善公共卫生的技术。二氧化钛(TiO2)是一种稳定、廉价的高效无机光催化材料，由于其高光催化性、高稳定性、低毒性、廉价、绿色环保等优势，TiO2能在紫外线的激发下发生光催化反应，将有机物无差别的最终分解为二氧化碳和水。因此，TiO2可用于清除有机物、杀菌、消毒、污水处理等领域。
[0003]然而，太阳光中仅有4
‑
5％的紫外光成分，极大地限制了TiO2的光催化应用。为了更好的实现TiO2在自然条件下的应用，通过对其进行金属/非金属离子掺杂、贵金属负载、构造异质结半导体等改性手段，使其能够实现太阳光响应。此外，对TiO2本身进行改性，也可以实现可见光催化。
[0004]黑色纳米二氧化钛(b
‑
TiO2)是利用氢将部分Ti
4+
离子还原为Ti
3+
离子，使TiO2吸收光谱延伸到可见光区，实现可见光响应。因此，在可见光照射下，黑色TiO2纳米光催化材料能够实现高效的光催化杀菌的功效。然而，黑色纳米二氧化钛分散性差、抗离子能力差，极易团聚和沉降，使其比表面积急剧减小，极大地影响其光催化效率及应用范围。
[0005]银自古就应用于杀菌消毒，是一种古老的杀菌剂。相比而言，银离子具有更高的安全性、更好的杀灭效果、广谱的消杀性、无耐药性，对于超级细菌也具有强烈的杀灭效果。然而，银离子易被氯离子等消耗、易流失、见光易分解、被细胞吸收量有限，这极大地限制着含银离子消毒剂的杀灭效果；若仅通过提高剂量来达到杀灭效果，又会对人体和环境造成不可估量的伤害，且不符合环保的排放标准。因此，如何制备安全稳定的含银杀菌消毒剂一直是研究的重点。纳米二氧化钛可以作为一种优异的银离子的载体，不仅可以增强离子的稳定性，而且还能增强其杀菌效率；同时，银离子的添加也使纳米二氧化钛在无光照条件下得到了杀菌的效果，金属离子负载纳米二氧化钛具有比金属离子和纳米二氧化钛本身更优异的杀菌效果。然而，由于胶体的电荷稳定性，纳米二氧化钛分散液中能够添加的银离子浓度极为有限，如何提高纳米二氧化钛对银离子的负载量极为关键。
[0006]苯扎氯铵是一种阳离子表面活性剂，可用于纳米材料表面改性，提高纳米材料的分散性。与此同时，苯扎氯铵还是一种常用的季铵盐杀菌材料，属于低效杀毒剂，常用于食品工业、饮用水、家用洗涤剂等，但对于部分微生物杀灭效果差，易产生抗药性。季铵盐与银离子的复合杀菌剂却具有很好的杀菌作用，有研究表明，3ppm的季铵盐与0.4ppm的Ag离子混合，对金黄色葡萄球菌在1mim的杀灭效率达到99.97％，而任何单一成分却无效。因此，联合苯扎氯铵与银离子，不仅可以增强杀菌效率，而且可以大大减少各组分的剂量，获得更高的生物安全性。

技术实现思路

[0007]本专利技术的首要目的是提供一种Ag离子负载的黑色TiO2纳米光催化杀菌材料的制备方法，以能够操作简单方便、易于实现、消耗低、产率高、可重复性好、适合大规模生产、对环境无二次污染的制备Ag离子负载的黑色TiO2纳米光催化杀菌材料。
[0008]为实现此目的，在基础的实施方案中，本专利技术提供一种Ag离子负载的黑色TiO2纳米光催化杀菌材料的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：
[0009](1)将苯扎氯铵、纳米二氧化钛(优选为商业化的P25型二氧化钛，其晶粒度为20nm)和溶剂混合，获得混合液；
[0010](2)对所述的混合液进行球磨处理，然后加热干燥得到粉末样品；
[0011](3)将所述的粉末样品与NaBH4粉末混合并研磨，然后放入管式炉中进行热处理一段时间，并通入Ar气进行保护；
[0012](4)将热处理后的混合粉末分散于去离子水中进行离心除杂离子处理，进一步超声处理后在搅拌下加入含银离子的盐，干燥得到所述的Ag离子负载的黑色TiO2纳米光催化杀菌材料，即Ag@b
‑
TiO2(优选制备得到Ag@b
‑
TiO2纳米材料的平均粒径为20nm)。
[0013]在一种优选的实施方案中，本专利技术提供一种Ag离子负载的黑色TiO2纳米光催化杀菌材料的制备方法，其中步骤(1)中，所述的苯扎氯铵、纳米二氧化钛的质量比为50
‑
99:1。
[0014]在一种优选的实施方案中，本专利技术提供一种Ag离子负载的黑色TiO2纳米光催化杀菌材料的制备方法，其中步骤(1)中，所述的溶剂选自水、乙醇、聚乙二醇中的一种或多种(优选为无水乙醇)。
[0015]在一种优选的实施方案中，本专利技术提供一种Ag离子负载的黑色TiO2纳米光催化杀菌材料的制备方法，其中步骤(2)中，所述的球磨处理的时间为2
‑
6h(优选为5h)。
[0016]在一种优选的实施方案中，本专利技术提供一种Ag离子负载的黑色TiO2纳米光催化杀菌材料的制备方法，其中步骤(2)中，所述的加热干燥的温度为40
‑
100℃(优选为80℃)，时间为2
‑
8h(优选为4h)。
[0017]在一种优选的实施方案中，本专利技术提供一种Ag离子负载的黑色TiO2纳米光催化杀菌材料的制备方法，其中步骤(3)中，
[0018]所述的粉末样品中的二氧化钛与所述的NaBH4粉末的混合质量比为4：(0.5
‑
1)(优选为4:1)；
[0019]所述的研磨的时间为20
‑
120min(优选为30min)；
[0020]所述的热处理的温度为200
‑
400℃(优选为300℃)，时间为0.5
‑
3h(优选为1h)；
[0021]通入Ar气的流量控制为使管式炉腔体保持微正压。
[0022]在一种优选的实施方案中，本专利技术提供一种Ag离子负载的黑色TiO2纳米光催化杀菌材料的制备方法，其中步骤(4)中，
[0023]混合粉末中的二氧化钛与去离子水的质量比为0.1
‑
10:100(优选为1:100)；
[0024]所述的离心除杂离子处理的离心转速为500
‑
5000rpm(优选为5000rpm)，时间为10
‑
40min(优选为30min)；
[0025]所述的超声处理的时间为1
‑
4h(优选为1h)，功率为80
‑
300W(优选为240W)。
[0026]在一种优选的实施方案中，本专利技术提供一种Ag离子负载的黑色TiO2纳米光催化杀菌材料的制备方法，其中步骤(4)中，
[0027]所述的含银离子的盐为硝酸银；
[0028]加入含银离子的盐后Ag离子的浓度为10
‑
1000ppm(优选为100本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Ag离子负载的黑色TiO2纳米光催化杀菌材料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括如下步骤：(1)将苯扎氯铵、纳米二氧化钛和溶剂混合，获得混合液；(2)对所述的混合液进行球磨处理，然后加热干燥得到粉末样品；(3)将所述的粉末样品与NaBH4粉末混合并研磨，然后放入管式炉中进行热处理一段时间，并通入Ar气进行保护；(4)将热处理后的混合粉末分散于去离子水中进行离心除杂离子处理，进一步超声处理后在搅拌下加入含银离子的盐，干燥得到所述的Ag离子负载的黑色TiO2纳米光催化杀菌材料，即Ag@b
‑
TiO2。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的苯扎氯铵、纳米二氧化钛的质量比为50
‑
99:1。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的溶剂选自水、乙醇、聚乙二醇中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述的球磨处理的时间为2
‑
6h。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述的加热干燥的温度为40
‑
100℃，时间为2
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8h。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述的粉末样品中的二氧化钛与所述的NaBH4粉末的混合质量比为4：(0.5
‑
1)；所述的研磨...

【专利技术属性】
技术研发人员：张欣，刘爱国，
申请(专利权)人：重庆德强化工有限公司，
类型：发明
国别省市：