本发明涉及卫生防护用品技术领域，具体涉及一种光触媒消毒口罩及其制备方法。
背景技术：
口罩是一种常用的卫生防护用品，可以起到保暖、防尘、防菌、防臭等作用。在流感期间、非典期间等通过空气传染的疾病爆发时，口罩可以起到一定的隔离病菌的作用。在医院口罩也可以起到一定的隔离病菌的作用。
光触媒是一种以纳米级二氧化钛为代表的具有光催化功能的光半导体材料的总称，它涂布于基材表面，在紫外光线的作用下，产生强烈催化降解功能：能有效地降解空气中有毒有害气体；能有效杀灭多种细菌，并能将细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化 处理；同时还具备除甲醛、除臭、抗污、 净化空气等功能。在环境污染不严重的条件下，只要不磨损、不剥落，光触媒本身不会发生变化和损耗，在光的照射下可以持续不断的净化污染物，具有时间持久、持续作用的优点。
根据不同光触媒材质不同而不同，一般认为，纳米细度大于50纳米的光触媒基本不具备光活性，30纳米以下较佳。纯净光触媒的纳米细度可以做到5纳米左右，但只能在紫外光条件下作用。螯合了活性催化元素的光触媒一般分子直径较大，因为螯合元素越多，直径自然越大，当然，螯合越多，光波吸收范围也越宽，螯合型光触媒产品的最佳纳米细度为8-10纳米。达到最佳的负氧离子释放功效的光触媒，必须是可吸收远红外光谱，只有这样，白天、晚上及无光的橱柜里，才可全天候释放负氧离子。
现有技术中已经有很多关于光触媒物质应用于口罩的报道。
为了提高口罩对污染物的吸收和降解能力，有效降低污染物对人体的危害，中国发明专利CN106362743A提供了一种口罩用污染物吸收降解纳米催化剂的制备方法，其利用浸渍法制备了参杂铜和锡的改性二氧化钛粉体、通过硫酸改性了纳米凹凸棒土、采用偶联法制备了改性二氧化钛-纳米凹凸棒土复合催化剂。但是该项专利技术中光触媒材料改性氧化钛仍然只能在紫外光下作用，适用性不强。为了产生紫外光，现有的光触媒口罩中设置了电池，但是这种负离子口罩设计繁琐，携带笨重，负离子产生率低，而且成本较高。
中国发明专利CN105433468B提供了一种基于静电吸附和光触媒的口罩，其光触媒过滤层包覆有复合纳米光触媒，其采用交联或接枝的方法将复合纳米光触媒包覆在纱布表面；其复合纳米光触媒包括各种类型的纳米级二氧化钛、氧化锌、二氧化硅，并采用复合半导体、离子掺杂、离子注入与等离子体处理、表面光敏化、贵金属沉积、粉体形状改性中的一种或多种方法进行改性处理。该项发明技术通过改性处理光触媒材料，提高了光触媒对可见光、甚至是红外光的吸收能力，这样在光线不足时，也可释放负离子，起到消毒杀菌的作用。但是该项专利技术的缺陷在于,结构复杂，制作成本高，仅其将光触媒与纱布表面交联或接枝的步骤，就需要配置复合光触媒整理液，经过二浸二扎、紫外线照射、乙醇浸泡、水洗、烘干、后整理工艺，操作过于复杂，不适于大规模推广应用。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种光触媒消毒口罩，使其在光线不足时也能够有效杀毒灭菌，且具有结构简单、轻巧、便于携带、制作成本低、适于推广的特点；本发明的另一目的在于提供该光触媒消毒口罩的制备方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案为：一种光触媒消毒口罩，其包括功能层，所述功能层包括基材，所述基材上喷涂有功能材料，所述功能材料包括改性光触媒物质和乳化剂，所述改性光触媒物质能够吸收远红外光、可见光、紫外光,具有催化活性。
优化的，所述光触媒物质采用铋酸钙、铋酸锶、钒酸铋、TiO2、ZnO、CdS、WO3、Fe2O3、PbS、SnO2、ZnS、SrTiO3或SiO2中的一种或多种；其改性方法采用纳米重金属与光触媒物质进行配位螯合，协同采用固相合成、过渡金属离子和非金属离子掺杂、金属-有机络合物、表面敏化或半导体复合中的一种或多种方法。
优化的，所述纳米重金属包括铂、铑、或钯中的一种或多种。
优化的，所述功能材料还包括液态电气石、吸附剂中的一种或两种的混合物。
优化的，所述吸附剂采用硫酸改性微米凹凸棒土；所述乳化剂采用聚乙烯醇、聚乙二醇中的一种或两种的混合物。
优化的，所述口罩呈柳叶形，佩戴时呈船型，并可兜住下巴，鼻梁处有记忆压条。
上述光触媒消毒口罩的制备方法，包括如下步骤：第一步，将功能材料混合，依次制成悬浮液、胶状液；第二步，将胶液喷涂于基材制成功能层。
优化的，第一步包括如下操作：将功能材料和去离子水加入分散机中，搅拌，得到悬浮液；然后将悬浮液加入研磨机中研磨，充分分散；最后输送到胶体磨中，再次分散，并进行乳化、粉碎、均质、消泡和研磨；第二步采用无气喷涂的方式；其中硫酸改性微米凹凸棒土、改性光触媒物质、液态电气石、聚乙烯醇、聚乙二醇以及去离子水的添加质量比例为：（1-2）：（3-5）：（3-5）：（10-15）:(10-15)：（73-58）。
优化的，分散机的转速为10000-14000rpm，温度为95-100℃，时间为20min-30min；研磨机采用三辊研磨机；胶状液中固体颗粒的粒度小于5微米。
优化的，凹凸棒土改性的步骤包括：配制六偏磷酸钠的水溶液，恒温搅拌下加入凹凸棒土，固液质量比为1:15-1:25，六偏磷酸钠的质量为凹凸棒土质量的0.5-2%，搅拌15-30min后，超声波震荡使凹凸棒土颗粒水化分散，然后置于转速为1000-2500r/m的离心机中离心分离得到微米级凹凸棒土；将其投放到装有稀硫酸的搅拌机中，稀硫酸与所述凹凸棒土的重量比为1:2.5-1:1.5，所述稀硫酸的配料按重量百分比由下列组分组成：浓度98%的硫酸1%-10%，水90%-99%；待搅拌均匀后将酸化的凹凸棒土烘干，温度为250-350℃，时间为1-3小时，即得到含水量小于5%的硫酸改性微米凹凸棒土。
本发明的有益效果在于：
1，本发明将改性光触媒物质和乳化剂，喷涂在基材上制成功能层，并且改性光触媒物质能够吸收红外光,具有催化活性，使得口罩在光线不足时也能够产生负离子，有效杀毒灭菌，且具有结构简单、轻巧、便于携带、制作成本低、适于推广的特点。其中杀毒灭菌的功效原理为：口罩功能层可将佩戴者呼吸出的水气和空气中的水气催化成羟基自由基、超氧阴离子、活性氧等具有极强氧化能力的阴离子；可将空气中的有害氮化物、硫化物氧化成无害的硫酸根和硝酸根，同时无害化处理甲醛、芳香类化合物，净化空气；可破坏细菌的细胞膜和凝固病毒的蛋白质载体进行无害化处理；使佩戴者神清气爽。
2，本发明在功能层中加入液态电气石，在人们佩戴时，液态电气石受热，可以快速、强烈的产生红外线、负离子和微电流，因此可以和改性光触媒物质协同作用，具有供给氧气，负离子，吸潮，杀菌，净化空气的功效。
3，本发明通过催化佩戴者呼吸出的水汽，解决了人们戴口罩由于环境相对密闭产生的憋闷感，同时避免了呼出的水气使口罩变湿冷，进一步滋养细菌现象的发生。
4，本发明在功能层中添加硫酸改性微米凹凸棒土，白度提高到90，粒度d97可达5μm，与普通凹凸棒土相比，纤维更短更纤细更蓬松，比表面积和孔隙率更大，粒度更小，吸附性更强。
5，基材采用粗糙多孔的材质，口罩呈柳叶形，佩戴时中心向外突起呈船型，并可兜住下巴，鼻梁处有记忆压条，增强佩戴舒适度。
6，本发明采用光触媒物质铋酸钙、铋酸锶、钒酸铋在其他相关资料中未见报道，这几种材料和其他光触媒物质一样，通过固相合成、过渡金属离子和非金属离子掺杂、半导体复合等多种方法对光触媒进行诱导，并利用化学配位键螯合功能元素掺杂技术，能够提高光生载流子的分离效率和抑制电子空穴的重新复合，从而进一步拓宽了光触媒物质的光波吸收范围，使之可吸收远红外、可见光、紫外光谱，可随时随地产生负离子。
7，本发明通过将功能材料混合，依次制成悬浮液、胶状液，然后将胶液喷涂于基材的简单工艺制成功能层，设备常见、操作简单、适于大规模推广。
8，本发明通过采用合理的设备、工艺流程，设置合理的参数，将功能材料制成胶状液，且其中固体颗粒的粒度小于5微米，便于均匀的喷涂在基材上，有效的发挥提供氧气和负离子、消毒、灭菌的功能。
9，本发明公开了制备硫酸改性微米凹凸棒土的步骤，其白度提高到90，粒度d97可达5μm。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步说明本发明。
一种光触媒消毒口罩，其包括功能层，所述功能层包括基材，所述基材上喷涂有功能材料，所述功能材料包括改性光触媒物质和乳化剂，所述改性光触媒物质能够吸收远红外光、可见光、紫外光,具有催化活性。
其中，所述光触媒物质采用铋酸钙、铋酸锶、钒酸铋、TiO2、ZnO、CdS、WO3、Fe2O3、PbS、SnO2、ZnS、SrTiO3或SiO2中的一种或多种；其改性方法采用纳米重金属与光触媒物质进行配位螯合，协同采用固相合成、过渡金属离子和非金属离子掺杂、金属-有机络合物、表面敏化或半导体复合中的一种或多种方法。
其中，所述纳米重金属包括铂、铑、或钯中的一种或多种。
其中，所述功能材料还包括液态电气石、吸附剂中的一种或两种的混合物。
其中，所述吸附剂采用硫酸改性微米凹凸棒土；所述乳化剂采用聚乙烯醇、聚乙二醇中的一种或两种的混合物。
其中，所述口罩呈柳叶形，佩戴时呈船型，并可兜住下巴，鼻梁处有记忆压条。
上述光触媒消毒口罩的制备方法，包括如下步骤：
首先制备改性光触媒物质：
利用化学配位键螯合功能元素掺杂技术将纳米贵金属与光触媒物质进行配位螯合，协同采用固相合成、过渡金属离子和非金属离子掺杂、金属-有机络合物、表面敏化、半导体复合等多种方法，制备改性光触媒物质。
然后制备硫酸改性微米凹凸棒土：
配制一定浓度的分散机六偏磷酸钠的水溶液，恒温搅拌下加入凹凸棒土，凹凸棒土与六偏磷酸钠水溶液的固液比（质量比）为1:15-1:25，分散剂用量为凹凸棒土量（质量分数）的0.5-2%，充分搅拌20min后，协同超声波震荡，利用超声波持续形成的瞬时高压冲击固体表面，至悬浮液中的凹凸棒土颗粒充分水化分散，然后将上述原料置于转速为2000r/m的离心机中离心分离得到微米级凹凸棒土。将其缓慢投放到装有稀硫酸的搅拌机中，稀硫酸与所述凹凸棒土的重量比为1:2.5-1:1.5。所述稀硫酸的配料按重量百分比由下列组分组成：浓度98%的硫酸1%-10%，水90%-99%。待搅拌均匀后将酸化的凹凸棒土送入回转式烘干炉内焙烧温度为250-350℃，时间为1-3小时，即得到含水量小于5%的改性后的棒晶状微米级凹凸棒土。
最后制备功能层：
将上述改性后的凹凸棒土、改性后的光触媒、液态电气石、聚乙烯醇、聚乙二醇以及去离子水一起加入高速分散机中进行强力搅拌，其中硫酸改性微米凹凸棒土、改性光触媒物质、液态电气石、聚乙烯醇、聚乙二醇以及去离子水的添加质量比例为：（1-2）：（3-5）：（3-5）：（10-15）:(10-15)：（73-58），转速为10000-14000rpm，温度为95-100℃，时间为20min-30min，在高转速和剪切力的协同下，可获得超细微悬浮液。然后输送到三辊研磨机中研磨充分分散，最后将其输送到胶体磨中，再次进行分散、乳化、粉碎、均质、消泡和研磨，研磨后的凹凸棒土光触媒涂料中固体颗粒的粒度小于5微米，采用无气喷涂的方式喷涂到基材上。