一种具有光催化抑菌性能铜掺杂纳米二氧化钛的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制备纳米二氧化钛的方法，具体是一种具有光催化抑菌性能铜掺杂纳米二氧化钛的制备方法。
【背景技术】
[0002]纳米材料是指颗粒尺寸为纳米量级的超细微粒，因其尺寸小、比表面积大、表面原子数多、表面能和表面张力随粒径的下降急剧增大而具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等不同于常规固体的光、热、电、磁等新特性。T12为无机成分，无毒、无味、无刺激性，热稳定性与耐热性好且不燃烧。纳米打02是一种新型的无机材料，粒径为10-50nm，相当于普通钛白粉粒径的1/10。具有很强的吸收紫外线能力、较好的热稳定性、化学稳定性和优良的光学、电学及力学等方面的特性，近十几年来，它作为一种新型无机抗菌剂发展迅速。国内外对它的研究也很多。国内外已经开始在各个领域应用1102的抗菌和吸收紫外线的性能，现在许多公司致力于应用1102来开发环保产品，包括自清洁的织物、陶瓷等。作为抗菌剂，纳米1102有以下几个特点:①即效性好；②是一种半永久维持抗菌效果的抗菌剂；③有很好的安全性。然而也存在一些技术性的问题1、光生电子-空穴对复合率高。2、由于二氧化钛的禁带宽度大，所以它的光吸收仅局限在近紫外区，对太阳光的利用率仅在1%左右。3、二氧化钛表面存在一些碱性中心并且还有亲水性，会极大降低光催化反应速。4、二氧化钛光谱响应范围窄。5、二氧化钛光催化活性与粒度有很大的关系，粒度越小，光催化活性越高，然而过小会发生二次凝聚。其次现在通用的技术是工艺中需要进行高温煅烧，此过程耗能严重，会产生大量废弃的热能损失，降温过程缓慢。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种具有光催化抑菌性能铜掺杂纳米二氧化钛的制备方法，以解决上述【背景技术】中提出的问题。
[0004]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0005]—种具有光催化抑菌性能铜掺杂纳米二氧化钛的制备方法，包括如下步骤:
[0006]I)取钛酸丁酯28.602ml与三乙醇胺22.1ml溶液混合均匀，加去离子水105.34ml，形成0.5mol/L的Ti4+溶液，加入配置好的铜盐溶液15ml，使得Cu 2+所占Ti 4+摩尔比为0.2%，搅拌均匀；
[0007]2)向溶液中加入制备好的150ml浓度为0.12mol/L氢氧化钠溶液，搅拌均匀；
[0008]3)将反应液放置在有螺旋盖的耐热瓶中，于90-110C陈化22-26h ；
[0009]4)将形成的高粘性的胶体分装至聚四氟乙烯衬里的高压釜，于130-150°C陈化70-74h ；
[0010]5)陈化后的反应液于10000-12000r/min离心机中，进行多次离心洗涤，洗涤至中性；
[0011]6)样品于真空冷冻干燥机机内进行冷冻干燥；
[0012]7)将制备好的纳米二氧化钛微粉进行研磨。
[0013]作为本发明进一步的方案:在步骤2)向溶液中加入的氢氧化钠溶液的浓度为
0.12mol/L0
[0014]作为本发明进一步的方案:在步骤3)将反应液放置在有螺旋盖的耐热瓶中，于100°C 陈化 24h。
[0015]作为本发明进一步的方案:在步骤4)将形成的高粘性的胶体分装至聚四氟乙烯衬里的高压釜，于140°C陈化72h。
[0016]作为本发明进一步的方案:在步骤5)陈化后的反应液于llOOOr/min离心机中，进行多次离心洗涤，洗涤至中性。
[0017]作为本发明进一步的方案:所述的铜盐溶液为硝酸铜溶液、硫酸铜溶液或氯化铜溶液中的一种。
[0018]与现有技术相比，本发明有效提高了二氧化钛光催化抑菌效果，在太阳光下和暗光下均有较强抑菌性能，并且工艺简单易行，成本低实用性强。
【具体实施方式】
[0019]下面结合【具体实施方式】对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
[0020]实施例1
[0021]—种具有光催化抑菌性能铜掺杂纳米二氧化钛的制备方法，包括如下步骤:取钛酸丁酯28.602ml与三乙醇胺22.1ml溶液混合均匀，加去离子水105.34ml，形成0.5mol/L的Ti4+溶液，加入配置好的铜盐溶液15ml，使得Cu 2+所占Ti 4+摩尔比为0.2 %，搅拌均匀；向溶液中加入制备好的150ml浓度为0.12mol/L氢氧化钠溶液，搅拌均匀；将反应液放置在有螺旋盖的耐热瓶中，于90°C陈化22h;将形成的高粘性的胶体分装至聚四氟乙烯衬里的高压釜，于130°C陈化70h ;陈化后的反应液于lOOOOr/min离心机中，进行多次离心洗涤，洗涤至中性；样品于真空冷冻干燥机机内进行冷冻干燥；将制备好的纳米二氧化钛微粉进行研磨。
[0022]实施例2
[0023]—种具有光催化抑菌性能铜掺杂纳米二氧化钛的制备方法，包括如下步骤:取钛酸丁酯28.602ml与三乙醇胺22.1ml溶液混合均匀，加去离子水105.34ml，形成0.5mol/L的Ti4+溶液，加入配置好的铜盐溶液15ml，使得Cu 2+所占Ti 4+摩尔比为0.2 %，搅拌均匀；向溶液中加入制备好的150ml浓度为0.12mol/L氢氧化钠溶液，搅拌均匀；将反应液放置在有螺旋盖的耐热瓶中，于110°C陈化26h ;将形成的高粘性的胶体分装至聚四氟乙烯衬里的高压釜，于150°C陈化74h ;陈化后的反应液于12000r/min离心机中，进行多次离心洗涤，洗涤至中性；样品于真空冷冻干燥机机内进行冷冻干燥；将制备好的纳米二氧化钛微粉进行研磨。
[0024]实施例3
[0025]—种具有光催化抑菌性能铜掺杂纳米二氧化钛的制备方法，包括如下步骤:取钛酸丁酯28.602ml与三乙醇胺22.1ml溶液混合均匀，加去离子水105.34ml，形成0.5mol/L的Ti4+溶液，加入配置好的铜盐溶液15ml，使得Cu 2+所占Ti 4+摩尔比为0.2 %，搅拌均匀；向溶液中加入制备好的150ml浓度为0.12mol/L氢氧化钠溶液，搅拌均匀；将反应液放置在有螺旋盖的耐热瓶中，于100°c陈化24h ;将形成的高粘性的胶体分装至聚四氟乙烯衬里的高压釜，于140°C陈化72h ;陈化后的反应液于11000r/min离心机中，进行多次离心洗涤，洗涤至中性；样品于真空冷冻干燥机机内进行冷冻干燥；将制备好的纳米二氧化钛微粉进行研磨。
[0026]在纳米1102粒子表面进行金属掺杂，改变了颗粒表面的性质，有效地防止了电子-空穴的简单复合，进一步提高了 T12微粒杀菌效率，同时金属的掺杂大大增强了纳米T12在可见光下光催化效果。其次，铜盐曾经长期而广泛的用作工业水处理的杀菌灭藻剂。对微生物而言，铜属于酶抑制剂，其杀菌灭藻的机理是铜离子与细菌、真菌、藻类接触后，铜离子渗透至细菌、真菌、藻类内部，凝聚其蛋白质胶体，从而导致微生物的代谢失调，引起细胞的死亡。常见的铜系抗菌剂的铜盐有硫酸铜、柠檬酸铜等。尽管铜盐对水生生物有较强的杀灭作用，但铜盐对管道金属材料如碳钢等金属材料设备产生强烈腐蚀，因此现在已经很少把铜系抗菌剂应用于工业水的杀菌。故选用铜离子掺杂既可以增强其在光照下的光催化活性在暗光中也有一定的抑菌性能。目前通用的对二氧化钛进行修饰改造的方法是先进行陈化再进行高温煅烧，此工艺耗时耗能，而本方法采用的方式是进行冷冻干燥处理，在相同陈化工艺的情况下，采用低温冷冻干燥处理的掺铜纳米二氧化钛的抑菌性能相对更好。
[0027]本发明有效提高了二氧化钛光催化抑菌效果，在太阳光下和暗光下均有较强抑菌性能，并且工艺简单易行，成本低实用性强。
[0028]上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。
【主权项】
1.一种具有光催化抑菌性能铜掺杂纳米二氧化钛的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: 1)取钛酸丁酯28.602ml与三乙醇胺22.1ml溶液混合均匀，加去离子水105.34ml，形成0.5mol/L的Ti4+溶液，加入配置好的铜盐溶液15ml，使得Cu2+所占Ti 4+摩尔比为0.2%，搅拌均匀； 2)向溶液中加入制备好的150ml浓度为0.12mol/L氢氧化钠溶液，搅拌均匀； 3)将反应液放置在有螺旋盖的耐热瓶中，于90-110°C陈化22-26h； 4)将形成的高粘性的胶体分装至聚四氟乙烯衬里的高压釜，于130-150°C陈化70-74h ； 5)陈化后的反应液于10000-12000r/min离心机中，进行多次离心洗涤，洗涤至中性； 6)样品于真空冷冻干燥机机内进行冷冻干燥； 7)将制备好的纳米二氧化钛微粉进行研磨。2.根据权利要求1所述的具有光催化抑菌性能铜掺杂纳米二氧化钛的制备方法，其特征在于，在步骤2)中向溶液中加入的氢氧化钠溶液的浓度为0.12mol/Lo3.根据权利要求1所述的具有光催化抑菌性能铜掺杂纳米二氧化钛的制备方法，其特征在于，在步骤3)中将反应液放置在有螺旋盖的耐热瓶中，于100°C陈化24h。4.根据权利要求1所述的具有光催化抑菌性能铜掺杂纳米二氧化钛的制备方法，其特征在于，在步骤4)将形成的高粘性的胶体分装至聚四氟乙烯衬里的高压釜，于140°C陈化72h05.根据权利要求1所述的具有光催化抑菌性能铜掺杂纳米二氧化钛的制备方法，其特征在于，在步骤5)中陈化后的反应液于llOOOr/min离心机中，进行多次离心洗涤，洗涤至中性。6.根据权利要求1所述的具有光催化抑菌性能铜掺杂纳米二氧化钛的制备方法，其特征在于，所述的铜盐溶液为硝酸铜溶液、硫酸铜溶液或氯化铜溶液中的一种。
【专利摘要】本发明公开了一种具有光催化抑菌性能铜掺杂纳米二氧化钛的制备方法，包括如下步骤：取钛酸丁酯28.602ml与三乙醇胺22.1ml溶液混合均匀，加去离子水105.34ml，形成0.5mol/L的Ti4+溶液，加入配置好的铜盐溶液15ml，使得Cu2+所占Ti4+摩尔比为0.2％，搅拌均匀；向溶液中加入制备好的150ml浓度为0.12mol/L氢氧化钠溶液，搅拌均匀；将反应液放置在耐热瓶中，于90-110℃陈化22-26h；将形成的高粘性的胶体分装至聚四氟乙烯衬里的高压釜，于130-150℃陈化70-74h；陈化后的反应液于10000-12000r/min离心机中，进行多次离心洗涤，洗涤至中性；样品于真空冷冻干燥机机内进行冷冻干燥；将制备好的纳米二氧化钛微粉进行研磨。本发明有效提高了二氧化钛光催化抑菌效果，在太阳光下和暗光下均有较强抑菌性能，并且简单易行，成本低。
【IPC分类】A01P1/00, A01N59/20, B01J23/72
【公开号】CN105191981
【申请号】CN201510651518
【发明人】吴瑛, 马超
【申请人】塔里木大学
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年10月9日