載銀二氧化鈦復合抗菌材料的研制.pdf

1、無機銀系抗菌劑和二氧化鈦光觸媒抗菌劑具有安全、穩(wěn)定、廣譜等優(yōu)點被廣泛的應用于各種產(chǎn)品。但銀系抗菌劑價格高，在光照和高溫條件下易變色，抗菌持效性差，影響其應用；二氧化鈦抗菌劑需要紫外光照射，光催化效率低，抗菌作用較弱，實際應用還需提高其光催化活性。為了彌補其各自不足，本文提出并研發(fā)了緩釋型載銀二氧化鈦復合抗菌材料新工藝，并對載銀二氧化鈦復合抗菌材料的結(jié)構(gòu)與性能等展開了系統(tǒng)研究，獲得如下結(jié)果： 以工業(yè)偏鈦酸為原料采用酸溶-水解法合成

2、高分散性二氧化鈦前軀體，考察了水解溫度、時間、濃度、添加劑對二氧化鈦前驅(qū)體偏鈦酸顆粒粒徑分布的影響，分析了二氧化鈦前軀體晶粒成核及生長變化規(guī)律，提出了控制晶粒粒徑的方法。采用蒸汽加熱，溶液鈦離子濃度(TiO2計)控制在25O35g/L，氫離子濃度控制在2.6-3.0 mol/L，水解時間為50min等條件，可獲得粒徑小(D[4，3]=4.7μm)、分散性好(SD=0.88)的二氧化鈦前軀體顆粒，且水解率達94％以上。前軀體偏鈦酸晶粒按聚

3、合方式生長，鈦液中添加5％的三乙醇胺，抑制了顆粒間的聚集縮合，偏鈦酸顆粒D[4,3]從4.7μm降至0.28μm，偏鈦酸顆粒均勻度明顯提高(SD值從0.88降至0.49)。 對比了本體加入法和表面吸附法合成的載銀二氧化鈦粉體性能，結(jié)果表明：吸附法合成粉體的穩(wěn)定性和抗菌性均優(yōu)于本體加入法合成的粉體。銀離子吸附于二氧化鈦前軀體表面與表面的氧原子形成化學鍵，形成化學吸附。前軀體的吸附量隨著溶液pH值的升高以及顆粒粒徑的減小而增大，在溶

4、液pH值分別為5、6、7時，D[4,3]=：2.55μm的偏鈦酸最大吸附容量為23.64.、29.76、40.82mg/g，D[4,3]：8.89μm的偏鈦酸最大吸附容量為12.75、16.83、25.54mg/g:在研究的范圍(pH=5.7)，前軀體吸附容量曲線符合Langmuir模型。前軀體偏鈦酸顆粒表面有大量羥基及SO42-基團。前軀體粒徑小，含水率高，熱處理脫除表面附著水、結(jié)晶水、硫酸根以及形成穩(wěn)定金紅石型結(jié)構(gòu)所需煅燒溫度高。采

5、用高分散性前軀體(D[4，3]=0.26μm)制備載銀復合粉體，銀離子在載體中的分散性好，載入5wt％的銀，復合粉體中未出現(xiàn)銀簇。而采用低分散性(D[4,3]=8.89μm)前軀體合成的粉體，載3wt％銀即出現(xiàn)銀簇。前軀體分散性高，合成的載銀粉體白度、光熱穩(wěn)定性高，抗菌持效性好。摻銀促使二氧化鈦的晶型轉(zhuǎn)變，抑制顆粒的生長。磷酸鹽摻雜處理，抑制載體晶型轉(zhuǎn)變，提高復合粉體穩(wěn)定性及抗菌活性。摻1wt％Ag可使得TiO2的吸收帶邊最大程度紅移。

6、光催化實驗結(jié)果表明：粉體載銀量為1wt％時二氧化鈦光催化活性最好，與光譜分析結(jié)果一致。 在載銀二氧化鈦漿液中，加適量0.20mol/LAl(NO3)3溶液，溫度控制在70～80℃，用NaOH做沉淀劑，維持溶液pH=5.0，對載銀粉體進行氧化鋁包覆；溫度控制在80℃，同時滴加稀硫酸和0.1mol/L的Na2SiO3溶液，維持溶液pH=9-9.5，對載銀粉體進行氧化硅包覆；可在載銀二氧化鈦顆粒表面包覆一層10-40nm厚的氧化鋁或氧

7、化硅膜，復合粉體表面的銀離子密度及銀離子的釋放速率降低，復合粉體的光熱穩(wěn)定性明顯提高。與未包膜粉體相比，包膜使粉體抗菌持效時間提高了3倍以上。包膜實現(xiàn)了抗菌劑的高效穩(wěn)定抗菌，極大地延長了產(chǎn)品有效抗菌的時間。 進行了載銀二氧化鈦抗菌材料制備的工業(yè)實驗研究，集成和優(yōu)化了工藝和設(shè)備，建成了年產(chǎn)30t/a的示范性產(chǎn)業(yè)化工程。通過控制酸溶及水解條件，成功實現(xiàn)酸溶-水解連續(xù)化直接制取高分散性二氧化鈦前軀體，通過表面吸附載銀、噴霧干燥、包膜、