杀菌剂、光催化复合材料、吸附剂和净化剂的制作方法
【专利说明】
[0001] 本申请为申请日为2011年3月23日，申请号为201110070984. 7,发明名称为"杀 菌剂、光催化复合材料、吸附剂和净化剂"的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及一种由多孔碳材料复合体制成的杀菌剂（杀真菌剂，fungicide)、光 催化复合材料（photo catalytic composite material、吸附剂（adsorbent)和净化剂 (depurative)〇
【背景技术】
[0003] 其中将物理性能和物化性能如光吸收性能以及对于特定物质的吸附能力给予 (赋予，give)多孔材料的功能材料是一种令人感兴趣的材料，因为该功能材料具有高比表 面积以及该功能材料所具有的物质的性能。这里，氧化铝、碳、硅土等能够作为多孔材料给 出。另外，由金属如Fe、Co、Ni、Au、Ag、Pt或Cu，它们的合金，氧化物如Fe 203、Fe304、1102或 ZnO2，化合物如CdS、CdSe、ZnSXaCO3S Ca (CH3C00) 2等制成的微粒或薄膜，或其中包含许多 氨基的聚合物膜或单分子膜能够作为具有光吸收性能和对于特定物质的吸附能力的功能 材料给出。
[0004] 对于这样的功能材料，例如，预期应用于吸附剂和催化剂、用于能量装置和传感装 置的电极。这例如在日本专利临时公开No. 2006-167694中进行了描述。另外，尽管几乎植 物如蔬菜和谷物的未利用部分被抛弃，但是这些未利用部分的有效利用对于维护和改善全 球环境来说是迫在眉睫的。碳化处理作为有效利用植物的未利用部分的一种实例给出。而 且，其中通过使这样的植物来源材料经受碳化处理而制造的碳材料用于染料吸附剂的一种 实例从非专利文献Dyes and Pigments, Vol. 66, 2005, PP. 123tol28是已知的。另外，基于 植物材料制造具有脱臭能力、离子交换能力和催化能力的碳化物的一种方法从日本专利临 时公开No. 2000-211910也是熟知的。
[0005] 另外，例如，杀菌剂能够作为这样的功能性材料的应用给出。在汗液中包含的组 分如脂肪酸和甘油发生分解并变成低级脂肪酸等，由此产生狐臭（armpit odor)。至今，商 业上已经提供了其内包含银（Ag)的沸石。其内包含Ag的沸石为由沸石负载的Ag离子接 触常驻真菌（如表皮葡萄球菌（Staphylococcus epidermidis)或类白喉菌（diphtheroid fungus)以阻止真菌的作用，由此切断香味的来源。
【发明内容】
[0006] 对于消除所产生的香味的气味消除、以及分解和改变汗液组分的真菌的灭菌（或 消毒）很重要，以防止产生狐臭。然而，很难说上述的含Ag沸石在臭味消除和灭菌方面具有 足够的性能。另外，具有光吸收性能，其中二氧化钛（TiO 2)由多孔材料负载的功能性材料， 涉及这样的问题，即该关注的功能性材料几乎不吸收可见光区中的光并因此不会表现出高 分解反应。或者，这种情况下的功能性材料可能涉及这样的问题，即所关注的多孔碳材料几 乎不吸附金属。
[0007] 形成了本发明以解决上述问题，并因此期望提供一种由多孔碳材料制成并且具有 优异臭味消除和灭菌效果的杀菌剂、一种吸收可见光区中的光并且表现出分解反应的光催 化复合材料、一种吸附金属的吸附剂、以及一种净化剂。
[0008] 为了达到上述期望，根据本发明的一个实施方式，提供了一种杀菌剂，包括：多 孔碳材料；和粘附至该多孔材料的银构件（silver member)(银材料），其中基于氮BET， 即Brunauer、Emmett和Teller方法的比表面积的值大于等于10m 2/g，并且基于BJH，即 Barrett、Joyner 和 Halenda 方法和 MP，即 Micro Pore 方法的细孔（fine pore)的容积（体 积，volume)大于等于 0· lcm3/g。
[0009] 根据本发明的另一个实施方式，提供了一种光催化复合材料，包括：多孔碳材料； 和粘附至该多孔碳材料的光催化材料，其中基于氮BET方法的比表面积的值大于等于IOm 2/ g，并且基于BJH方法和MP方法的细孔的容积大于等于0. lcm3/g ;并且该光催化材料由掺杂 有阳离子或阴离子的氧化钛构成。
[0010] 根据本发明的又一个实施方式，提供了一种吸附剂或净化剂，包括：多孔碳材料； 以及粘附至该多孔碳材料的有机材料，其中基于氮BET方法的比表面积的值大于等于IOm 2/ g，并且基于BJH方法和MP方法的细孔的容积大于等于0. lcm3/g ;并且该有机材料吸附金 属。
[0011] 本发明的杀菌剂、光催化复合材料、吸附剂和净化剂在一些情况下在下文将统称 为"本发明的多孔碳材料复合体"。另外，粘附至多孔碳材料的银构件、光催化材料和有机 材料每一个在一些情况下在下文将统称为"功能材料"。另外，构成本发明实施方式的杀菌 剂、光催化复合材料、吸附剂和净化剂的多孔碳材料在一些情况下将统称为"本发明实施方 式中的多孔碳材料"。
[0012] 在本发明实施方式的杀菌剂、光催化复合材料、吸附剂和净化剂每一个中，基于氮 BET方法的比表面积的值大于等于10m2/g并且基于BJH方法和MP方法的细孔的容积大于 等于0.1cm 3/g。这些要求能够通过多孔碳材料达到。另外，功能材料粘附至这样的多孔碳 材料，由此使得有可能增加每单位重量的多孔碳材料粘附的功能材料的量。而且，有可能获 得具有高性能和高功能性的多孔碳材料复合体。
[0013] 而且，在本发明实施方式的杀菌剂中，能够获得高吸附性能和高灭菌（性能），因 为银构件粘附至多孔碳材料。因此，杀菌剂也能够被用作除臭产品、除臭剂、抗微生物剂 (antimicrobial agent)或防腐剂。另外，在本发明实施方式的光催化复合材料中，光催 化材料由掺杂有阳离子或阴离子的氧化钛构成。因此，本发明实施方式的光催化复合材 料能够有效地吸收可见光，并因此给予电荷分离性能（charge separation property)、可 见光吸收性能、紫外射线吸收性能和催化剂性能。因此，本发明实施方式的光催化复合材 料由于光催化作用而能够用作有害材料分解剂，以及有害材料去除剂（harmful material remover)。另外，在本发明实施方式的吸附剂和净化剂每一个中，金属（金属原子或金属离 子）能够被有效吸附，因为该有机材料被粘附（负载、吸附或粘结）至多孔碳材料。
[0014] 此外，本发明实施方式的多孔碳材料在其细孔容积上被调整，并且除了现有活性 炭具有的在微小区域（<2nm)中的细孔外，具有不能在现有活性炭中实现的在中位区域 (meso region)(在2nm至50nm的范围）中的细孔。而且，本发明实施方式的杀菌剂由于这 样的细孔尺寸而对于作为香味来源的分子具有高吸附能力。除此之外，真菌通过具有多孔 碳材料的大细孔（>50nm)吸附并分散，由此还抑制真菌的生长。另外，在本发明实施方式的 光催化复合材料中，光催化材料能够基于如上所述的细孔尺寸而非常有效地粘附至多孔碳 材料，并因此能够有效地引起基于光催化作用的分解。另外，在作为用于环境净化材料的本 发明实施方式光催化复合材料、吸附剂和净化剂每一个中，预期如上所述的细孔尺寸有效 地作用于有害材料的吸附。同时，光催化材料或有机材料能够非常有效地粘附至多孔碳材 料，并因此能够有效地引起有害材料的分解和解毒（detoxif ication)。另外，促进有害材料 在多孔碳材料内部的扩散，这导致能够更有效地引起分解，并且能够非常有效地实现水的 净化、以及空气的净化。
【附图说明】
[0015] 图1是实施例1-A和实施例1-B的杀菌剂、以及比较例1的样本的电子显微镜照 片；
[0016] 图2A~2C以及2D是实施例1-A和实施例1-B的杀菌剂、以及比较例1的样本的 X-射线衍射结果的图表，其每一个分别通过利用粉末X-射线衍射测量、以及X-射线衍射分 析中Ag的标准数据获得；
[0017] 图3A和3B是分别代表实施例1-A和实施例1-B的杀菌剂、以及比较例1的样本 中中位细孔的细孔分布、以及微小细孔的细孔分布的曲线；
[0018] 图4是代表关于实施例1-A、实施例1-B和比较例1的细孔直径分布的测量结果的 曲线，其通过利用非定域密度泛函理论方法（non localized density functional theory method)获得；
[0019] 图5是示意图，示意性地示出了其中实施例2的光催化复合材料中光催化材料吸 收光能的一种状态；
[0020] 图6是代表1102的光吸收特性的曲线；
[0021] 图7是代表实施例2-A和实施例2-B的样本中细孔（中位细孔）分布的测量结果 的曲线；
[0022] 图8是代表关于实施例2-A和实施例2-B的细孔直径分布的测量结果的曲线，其 通过利用非定域密度泛函理论方法获得；
[0023] 图9是代表其中实施例2-A的光催化复合材料和比较例2的样本中的每一个随时 间分解单宁酸溶液的状态的曲线；
[0024] 图10是代表实施例2-B的光催化复合材料和比较例2的样本中的每一个随时间 分解甲基橙溶液的状态的曲线；
[0025] 图IlA是代表基于实施例2-B的样本和商购多孔碳的关于微小胱氨酸（micro cystine)的分解试验的结果的曲线，而图IlB是解释实施例2-B中微小胱氨酸的分解的示 意图；
[0026] 图12是示意图，示意性地示出了其中作为有机材料的聚乙烯亚胺粘附至实施例3 的吸附剂和净化剂中的多孔碳材料的状态；
[0027] 图13是示意图，示意性地示出了其中实施例3的吸附剂和净化剂，离子交换能力 能够通过实施利用FeCl 3 · 6H20的处理而被增强的状态；
[0028] 图14是代表其中实施例3的吸附剂和净化剂以及比较例3的活性炭吸附铬酸盐 的状态的曲线；
[0029] 图15是示意图，示意性地示出了其中实施例3的吸附剂和净化剂吸附铬酸盐离子 的状态；以及
[0030] 图16是代表关于实施例3和比较例3的细孔直径分布的测量结果的曲线，其通过 利用非定域密度泛函理论方法获得。
【具体实施方式】
[0031] 下文将参考附图详细描述本发明的实施例。然而，本发明绝不局限于这些实施例， 并且实施例中的各种数值和材料仅为举例。注意，以下的描述将依照以下顺序进行。
[0032] 1、关于本发明实施方式的杀菌剂、光催化复合材料、吸附剂和净化剂的整体的描 述
[0033] 2、实施例1 (本发明实施方式的杀菌剂）
[0034] 3、实施例2 (本发明实施方式的光催化复合材料）
[0035] 4、实施例3 (本发明实施方式的吸附剂和净化剂），以及其他[关于本发明一个实 施方式的杀菌剂、光催化复合材料、吸附剂和净化剂的整体的描述]
[0036] 在本发明一个实施方式的杀菌剂中，银构件（银材料）能够由其内包含银离子的 离子，其内包含银、银合金或银离子的颗粒，或其内