一种光催化磷灰石包裹技术杀菌消毒口罩的制作方法

1.本发明属于口罩技术领域，尤其涉及一种光催化磷灰石包裹技术杀菌消毒口罩。


背景技术：

2.口罩是一种卫生用品，一般戴在口鼻部位用于过滤进入口鼻的空气，以达到阻挡有害的气体、气味、飞沫、病毒等物质的作用，以纱布或纸等制成。口罩对进入肺部的空气有一定的过滤作用，在呼吸道传染病流行时，在粉尘等污染的环境中作业时，戴口罩具有非常好的作用。然而，现有技术中的口罩其杀菌消毒效果不理想，不能满足特殊环境下的使用要求。
3.pcm是光催化的简称，在国际上称为photocatalyst，是利用光能转化成化学能的一种催化剂。pcm光催化氧化还原技术原理是：在光的照射下，pcm会产生类似光合作用的光催化反应，产生出氧化能力极强的自由氢氧基和活性氧，具有很强的光氧化还原功能，可氧化分解各种有机化合物和部分无机物，能破坏细菌的细胞膜和固化病毒的蛋白质，可杀灭细菌和分解有机污染物，把有机污染物分解成无污染的水(h2o)和二氧化碳(co2)，因而具有极强的消毒、杀菌、抑菌、抗病毒、除螨、除臭、防霉、净化空气功能。
4.纳米tio2是一种新型的无机金属氧化物材料，它是一种n型半导体材料，由于具有较大的比表面积和合适的禁带宽度，因此具有光催化氧化降解一些化合物的能力，纳米tio2具有优异的光催化活性，并且价格便宜，无毒无害等优点因此被广泛的应用。但由于tio2光激发产生电子与空穴的表面和体相复合率较高，导致量子利用率低，严重制约着tio2光催化杀菌消毒效率的提高。
5.羟基磷灰石(hap)，分子式为ca
10
(po4)6oh2，在hap结构中，ca位置呈等边三角形相间排列构成平行于晶体c轴分布的孔道，孔道中存在可替换的附加阴离子，表现出孔道效应，使hap一类弱碱性化合物，有良好的化学稳定性、吸附性和交换性。


技术实现要素：

6.为解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种光催化磷灰石包裹技术杀菌消毒口罩，本发明通过在口罩外层涂覆以二氧化钛与磷灰石为材料的复合型光催化剂为主要杀菌消毒作用物，整体提高了二氧化钛的光催化和杀菌、消灭病毒效率，而且本发明所述的口罩具有长效使用的效果，所以只要光催化剂不被去除，其催化作用就是永久的。
7.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
8.一种光催化磷灰石包裹技术杀菌消毒口罩，包括杀菌消毒外层和与人脸接触的纺织物内层，所述杀菌消毒外层包括基层布料，所述基层布料表面涂布有磷灰石
‑
纳米二氧化钛复合光催化剂，所述基层布料由纳米银纤维、竹炭纤维和光催化纤维三种纤维组成。
9.所述基布层由纳米银纤维、竹炭纤维和光催化纤维三种纤维按1.0～1.5:1.6～2.5:0.8～1.5的重量比组成。
10.所述纺织物内层由艾草纤维、香蕉纤维和纳米银纤维三种纤维组成。
11.所述纺织物内层由艾草纤维、香蕉纤维和纳米银纤维三种纤维按2.0～2.5:1.6～2.0:0.8～1.0的重量比组成。
12.所述磷灰石
‑
纳米二氧化钛复合光催化剂为两层包覆结构：最内层的芯核为纳米二氧化钛芯球，所述纳米二氧化钛芯球外包覆有羟基磷灰石壳层，所述羟基磷灰石壳层上负载有pt。
13.所述纳米二氧化钛芯球为mofs
‑
纳米二氧化钛复合芯球。mofs(金属有机骨架化合物，英文名称metal organic frameworks)是由有机配体和金属阳离子或簇连接而成的新型多孔纳米结构，具有高比表面积，高孔隙率和分散良好的活性中心。
14.所述mofs为铂
‑
银双金属有机骨架化合物，结合铂
‑
银双金属的协同催化效应，增强了金属位点间的电子传递，提高量子产率，从而具有良好的光催化活性，达到高效杀菌、消灭病毒的目的。
15.所述磷灰石
‑
纳米二氧化钛复合光催化剂由以下方法制备：
16.(1)将硝酸铂、硝酸银和均苯四甲酸在室温下反应，离心、洗涤、干燥、煅烧后即得到所述铂
‑
银双金属有机骨架化合物；
17.(2)将铂
‑
银双金属有机骨架化合物制成溶液，然后在溶液中加入纳米二氧化钛，微波分散，离心、洗涤、干燥、煅烧后即得到所述mofs
‑
纳米二氧化钛复合芯球；
18.(3)将合成得到的mofs
‑
纳米二氧化钛复合芯球首先进行ca(oh)2包覆，得到中间产物，然后将该中间产物直接进行磷化处理以使ca(oh)2壳层转化为羟基磷灰石壳层，得到tio2‑
羟基磷灰石核壳结构的中间产物，最后对该tio2‑
羟基磷灰石核壳结构的中间产物负载pt，即可得到负载pt的磷灰石
‑
纳米二氧化钛复合光催化剂。
附图说明
19.图1为本发明实施例3所得的的磷灰石
‑
纳米二氧化钛复合光催化剂进行灭毒效果检测图；
20.图2为本发明实施例3所得的的磷灰石
‑
纳米二氧化钛复合光催化剂0分钟对时对肺炎链球菌的杀灭效果图；
21.图3为本发明实施例3所得的的磷灰石
‑
纳米二氧化钛复合光催化剂15分钟对时对肺炎链球菌的杀灭效果图；
22.图4为本发明实施例3所得的的磷灰石
‑
纳米二氧化钛复合光催化剂30分钟对时对肺炎链球菌的杀灭效果图；
23.图5为本发明实施例3所得的的磷灰石
‑
纳米二氧化钛复合光催化剂60分钟对时对肺炎链球菌的杀灭效果图。
24.有益效果
25.本发明公开了一种光催化磷灰石包裹技术杀菌消毒口罩，本发明所述的口罩通过在口罩外层涂覆以二氧化钛与磷灰石为材料的复合型光催化剂为主要杀菌消毒作用物，其芯核中含有纳米二氧化钛，属n型半导体，在日光紫外线照射作用下，电子由价带(valence band)跃迁至导带(conduction band)，产生电子与空穴，电子与空气中的o2
‑
反应生成超氧负离子o2
‑
，空穴与表面吸附的水或oh
‑
反应形成具有强氧化性的羟基自由基
·
oh，高活性的羟基具有很高的氧化能力，超氧负离子具有杀菌、抗菌、消灭病毒作用。
26.而采用mofs
‑
纳米二氧化钛复合芯球作为芯核，铂
‑
银双金属有机骨架化合物起到协同催化效应，增强了金属位点间的电子传递，提高量子产率，从而具有良好的光催化活性，达到高效杀菌、消灭病毒的目的。
27.其次，在羟基磷灰石壳层上负载有pt，pt起到助催化剂的协同作用，可促进电子的迁移，有效阻止光生载流子的复合，提高量子产率，从而具有良好的光催化活性。
28.本发明所述的口罩具有良好的杀菌、抗菌、消灭病毒功能，对多种常见菌种和病毒具有高效的抗菌、灭毒作用。
29.本发明所述的口罩具有长效使用的效果，本发明所述的口罩通过在口罩外层涂覆以二氧化钛与磷灰石为材料的复合型光催化剂，光催化剂的特性为因光线照射二氧化钛后，把光的能量首先转化成电子和空穴，然后与空气中的氧气(o2)和水分子(h2o)反应，生产具超高氧化能力的氢氧自由基(oh)和氧负离子(o2
‑
)，整个过程中光催化剂不参加反应，只起催化作用，所以只要光催化剂不被去除，其催化作用就是永久的。因此，本发明所述的口罩的杀菌、抗菌、消灭病毒功能有效期非常长久，具有长效使用的效果。
具体实施方式
30.以下，将详细地描述本发明。在进行描述之前，应当理解的是，在本说明书和所附的权利要求书中使用的术语不应解释为限制于一般含义和字典含义，而应当在允许发明人适当定义术语以进行最佳解释的原则的基础上，根据与本发明的技术方面相应的含义和概念进行解释。因此，这里提出的描述仅仅是出于举例说明目的的优选实例，并非意图限制本发明的范围，从而应当理解的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以由其获得其他等价方式或改进方式。
31.以下实施例仅是作为本发明的实施方案的例子列举，并不对本发明构成任何限制，本领域技术人员可以理解在不偏离本发明的实质和构思的范围内的修改均落入本发明的保护范围。除非特别说明，以下实施例中使用的试剂和仪器均为市售可得产品。
32.实施例1
33.一种光催化磷灰石包裹技术杀菌消毒口罩，包括杀菌消毒外层和与人脸接触的纺织物内层，所述杀菌消毒外层包括基层布料，所述基层布料表面涂布有磷灰石
‑
纳米二氧化钛复合光催化剂，所述基层布料由纳米银纤维、竹炭纤维和光催化纤维三种纤维组成。
34.所述基布层由纳米银纤维、竹炭纤维和光催化纤维三种纤维按1.0～1.5:1.6～2.5:0.8～1.5的重量比组成。
35.所述纺织物内层由艾草纤维、香蕉纤维和纳米银纤维三种纤维组成。
36.所述纺织物内层由艾草纤维、香蕉纤维和纳米银纤维三种纤维按2.0～2.5:1.6～2.0:0.8～1.0的重量比组成。
37.所述磷灰石
‑
纳米二氧化钛复合光催化剂为两层包覆结构：最内层的芯核为纳米二氧化钛芯球，所述纳米二氧化钛芯球外包覆有羟基磷灰石壳层，所述羟基磷灰石壳层上负载有pt。
38.实施例2
39.一种光催化磷灰石包裹技术杀菌消毒口罩，包括杀菌消毒外层和与人脸接触的纺织物内层，所述杀菌消毒外层包括基层布料，所述基层布料表面涂布有磷灰石
‑
纳米二氧化
钛复合光催化剂，所述基层布料由纳米银纤维、竹炭纤维和光催化纤维三种纤维组成。
40.所述基布层由纳米银纤维、竹炭纤维和光催化纤维三种纤维按1.0～1.5:1.6～2.5:0.8～1.5的重量比组成。
41.所述纺织物内层由艾草纤维、香蕉纤维和纳米银纤维三种纤维组成。
42.所述纺织物内层由艾草纤维、香蕉纤维和纳米银纤维三种纤维按2.0～2.5:1.6～2.0:0.8～1.0的重量比组成。
43.所述磷灰石
‑
纳米二氧化钛复合光催化剂为两层包覆结构：最内层的芯核为纳米二氧化钛芯球，所述纳米二氧化钛芯球外包覆有羟基磷灰石壳层，所述羟基磷灰石壳层上负载有pt。
44.所述纳米二氧化钛芯球为mofs
‑
纳米二氧化钛复合芯球。mofs(金属有机骨架化合物，英文名称metal organic frameworks)是由有机配体和金属阳离子或簇连接而成的新型多孔纳米结构，具有高比表面积，高孔隙率和分散良好的活性中心。
45.所述mofs为铂
‑
银双金属有机骨架化合物，结合铂
‑
银双金属的协同催化效应，增强了金属位点间的电子传递，提高量子产率，从而具有良好的光催化活性，达到高效杀菌、消灭病毒的目的。
46.实施例3
47.一种磷灰石
‑
纳米二氧化钛复合光催化剂的制备方法，具体包括以下步骤：
48.(1)将硝酸铂、硝酸银和均苯四甲酸在室温下反应，离心、洗涤、干燥、煅烧后即得到所述铂
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银双金属有机骨架化合物；
49.(2)将铂
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银双金属有机骨架化合物制成溶液，然后在溶液中加入纳米二氧化钛，微波分散，离心、洗涤、干燥、煅烧后即得到所述mofs
‑
纳米二氧化钛复合芯球；
50.(3)将合成得到的mofs
‑
纳米二氧化钛复合芯球首先进行ca(oh)2包覆，得到中间产物，然后将该中间产物直接进行磷化处理以使ca(oh)2壳层转化为羟基磷灰石壳层，得到tio2‑
羟基磷灰石核壳结构的中间产物，最后对该tio2‑
羟基磷灰石核壳结构的中间产物负载pt，即可得到负载pt的磷灰石
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纳米二氧化钛复合光催化剂。
51.实验例
52.为验证本发明所述磷灰石
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纳米二氧化钛复合光催化剂的灭毒效果，将本发明实施例3所得的磷灰石
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纳米二氧化钛复合光催化剂对流感病毒(h1n1)进行灭毒效果检测，具体检测结果如图1所示。
53.研究磷灰石
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纳米二氧化钛复合光催化剂对流感病毒(h1n1)的杀灭过程，0分钟、15分钟、30分钟和60分钟后的sem照片如图2
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5所示。
54.对本发明实施例3所得的磷灰石
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纳米二氧化钛复合光催化剂进行杀菌、灭毒效果实验，具体结果见表1。
55.表1.本发明所述磷灰石
‑
纳米二氧化钛复合光催化剂的杀菌灭毒种类与成效表
56.[0057][0058]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。