具长效型纳米抗菌及触媒效果的多孔性碳材及其制作方法

专利名称：具长效型纳米抗菌及触媒效果的多孔性碳材及其制作方法
技术领域：
本发明是一种具长效型纳米抗菌及触媒效果的多孔性碳材及其制作方法。
背景技术：
早在18世纪前，人类即发现炭的吸附性能，而利用于糖的脱色，20世纪时，因活性 碳(activated carbon)制造技术的开发成功，活性碳遂取代炭，而逐渐被广泛地应用在工 业上，活性碳具有优异的吸附特性，能作为气体或各种物质选择性吸附的基材，用途广泛， 除已广为各种工业采用，如在化学品、食品及医药品的生产工艺中用以进行产品纯化、脱 色、去毒、除氯及溶剂回收等用途外，近年来，社会环保意识的抬头，亦使活性碳被大量使用 于废水处理、废气处理、净水、净气或其它气体的纯化等环保领域，因此，活性碳市场的活络 主要是环保议题的驱动，尤其是，水和空气污染的处理，这种现象在先进国家中特别明显， 环保法规愈严苛的国家，活性碳的用量也愈大，而其它传统用途的用量，每年也以2 3% 的比例增加。活性碳的主成分为碳，并掺有少量的氢、氧、氮、硫等物质化合而成，为黑色且表面 复杂的多孔性物质，结构为碳所形成的六环状物，粒形可由圆柱形粗颗粒到细粉末粒子，具 有6 120网目粒度的不规则颗粒，粒径一般为1 6mm，长度约为粒径的0. 7 4倍，活性 碳无臭、无味，不溶于水和有机溶剂，对有机高分子物质有很强的吸附力，且对液相中的微 量成分、色素、臭气物质等具有高度的去除能力。几乎所有的含碳物质均可经过不同的加工 程序制成活性碳，加工程序包括碳化(Carbonization)工艺及活化(Activation)工艺，其 中碳化工艺是将原料加热，在摄氏170至600度下干燥，使原有的有机物大约80%碳化，碳 化是在缺氧及高温的条件下进行，以将原料热解(Pyrolysis)形成多裂孔性的结构体，在 碳化期间大部分的非碳元素，如氢和氧，会藉由原料的裂解程序，而成为挥发性气体被去 除，由于碳化物的碳原子组合属于芳香族环的片状结构，非常不规则，故会形成一些裂隙， 这些裂隙会在后序活化工艺中形成更发达的孔洞结构，由于在碳化工艺所形成的碳氢化合 物会附着在活性炭边缘的碳原子上，堵塞了部分裂隙，进而影响其吸附能力，故必需藉由后 续的活化工艺，来增加孔洞的形成；活化工艺是利用蒸气或化学物质来清除碳化过程积蓄 在裂隙结构中的焦油物质及裂解产物，且利用活化反应中产生的CO及H2组成的混合气体， 燃烧加热碳化物至适当的温度(约摄氏800至1000度)，以烧除其中所有的可分解物质，产 生发达的孔洞结构及巨大的比表面积，使其具备很强的吸附能力，因此，活性碳应被称之为 经过活化工艺的含碳物质。至于竹碳或备长碳等碳材，由于是由植物碳化热解而成，故无需 额外的活化工艺，本身即已具备发达的孔洞结构及巨大的比表面积，形成很强的吸附能力， 故本发明在以下所叙及的“多孔性碳材”，泛指活性碳、竹碳或备长碳等材料的颗粒，合先陈 明。一般而言，多孔性碳材的吸附能力大致可分为下列两种(1)附着能力多孔性碳材里面有非常多的微小孔洞，其比表面积愈大，即代表多 孔性碳材的孔洞愈多，附着能力愈好，故当杂质进入多孔性碳材的孔洞后，就会卡在孔洞中出不来，亦不能用一般的水洗方法将杂质洗出，由于，无论液态、气态或固态的杂质，一般都 具有不同的粒径大小，但唯有与多孔性碳材的孔洞相同的，才能附着在多孔性碳材的孔洞 中，粒径太大或太小者则不行，因此，水或空气中粒径太小的细菌、霉菌和病毒等有机物仍 会通过多孔性碳材的孔洞，而无法被附着在多孔性碳材中；(2)吸引能力多孔性碳材表面带正电，故能吸引一些带负电的微小物质，如细 菌、霉菌和病毒等有机物，多孔性碳材本身虽可再生，一般在高压100BAR及摄氏300度下， 可将多孔性碳材中吸附的物质赶出，称之为“脱附”，但，经脱附处理再生的多孔性碳材的吸 附能力仅为原先的40 60%。近年来，随着物质文明的进步，人类生活环境中的水及空气污染的问题亦日益严 重，各式净水滤芯、空气滤网及口罩已成为住家及办公室中用以改善水及空气质量不可或 缺的消耗品。尤其是，中国台湾地处亚热带，属于长年潮湿高温的气候型态，细菌、霉菌和病 毒等有机物特别容易孳生，因此，净水系统、空调通风系统及口罩中的净水滤芯、空气滤网 及滤材必需经常性地进行清理及更换，否则，这些净水滤芯、空气滤网及口罩反而会成为水 及空气中滋生霉菌、细菌及病菌的温床，对人体健康造成的危害，实不容小觑。有鉴于此，近年来，许多业者已将多孔性碳材应用至净水滤芯、空气滤网及口罩等 滤材的设计及制造中，以期藉由多孔性碳材强大的吸附能力，吸附水及空气中的各种悬浮 微粒，但，由于霉菌、细菌及病菌等微生物为悬浮微粒中体积最小的，且普遍存在于自然界 中，故，无庸置疑，对人体造成的危害(如引起过敏、感染或毒性反应)亦最为快速且明显， 甚至产生致命性的杀伤力。现今被广泛使用的多孔性碳材制成的滤材，虽能吸附水及空气 中的悬浮微粒及微生物，但，其本身却完全不具备抗菌及杀菌的效果，故某些粒径太小的细 菌、霉菌和病毒等有机物仍会通过多孔性碳材的孔洞，对人体造成的危害，另，当多孔性碳 材中累积吸附的悬浮微粒及微生物达到一定数量时，反而会因有机悬浮微粒及微生物的蓄 积，尽失其应有的滤净效果，且成为霉菌、细菌及病菌滋生的温床。因此，如何设计出一种新颖的多孔性碳材，使得以该多孔性碳材制成的净水滤芯、 空气滤网及口罩等滤材，除能吸附水及空气中的悬浮微粒及微生物外，尚能在有光或无光 的环境下，产生光触媒及触媒作用，实现对细菌、病毒及霉菌等有机物的降解，以产生绝佳 的抗菌及灭菌效果，即成为本发明在此欲探讨的一重要课题。

发明内容
有鉴于前述传统净水滤芯、空气滤网及口罩等滤材存在的诸多问题，发明人经过 长久努力研究与实验，终于开发设计出本发明的一种具长效型纳米抗菌及触媒效果的多孔 性碳材及其制作方法，以期使该多孔性碳材制成的各式滤材除能吸附水及空气中的悬浮微 粒及微生物外，尚能具备抗菌及杀菌的效果。本发明的一个目的是在于提供一种具长效型纳米抗菌及触媒效果的多孔性碳材 的制作方法。本发明的另一目的是在于提供一种具长效型纳米抗菌及触媒效果的多孔性碳材。本发明提供了一种多孔性碳材的制作方法，所述方法是利用温差作用所产生的渗 透效应，使得含氧化锌纳米粒子及氨化银配离子(complex ions)的水溶液能顺利地渗入 多孔性碳材主体的表面及内部密集分布的孔洞，以在该多孔性碳材经高温干燥处理完全干燥后，在其表面及孔洞内壁形成氧化锌及银的纳米粒子复合膜，使得该多孔性碳材具备长 效型抗菌、防腐及触媒效果。具体地说，本发明的多孔性碳材的制作方法是将氧化锌纳米 粒子及银盐粉末(如硝酸银(AgNO3)、醋酸银(CH3COOAg)等)，以一预定的重量百分比，添 加至一水溶液中，使二者在该水溶液中均勻混合，并令该水溶液保持在第一温度，该水溶液 是由水(如去离子水或纯水等)、碱液(如KOH或NaOH水溶液)、氨水(或氨气)、水溶性 压克力粉末及水性黏着剂等成分，依预定的重量百分比，均勻混合而成，所述碱液是将银盐 转化成为氢氧化银，由于氢氧化银会在水溶液中形成棕色沉淀，无法均勻地分散在水溶液 中，故尚必须在水溶液中添加氨水(或氨气)，以将氢氧化银的沉淀离子化成为氨化银配离 子(Ag(NH3)+2)，所述水溶性压克力粉末是一水溶性分散剂，其作用是在溶解于水中后，能使 氧化锌纳米粒子及氨化银配离子均勻且分散地悬浮在水溶液中，所述水溶性黏着剂的作用 是在氧化锌纳米粒子及氨化银配离子被均勻混合至水溶液时，能披覆在氧化锌纳米粒子及 氨化银配离子的表面上；将多孔性碳材主体(如活性碳、竹碳或备长碳等传统的多孔性碳 材，这些碳材是用做本发明的方法中的原料，经过本发明的方法处理而形成本发明的具有 氧化锌及银纳米粒子的多孔性碳材，本发明的技术方案中为了将该尚未含有氧化锌及银纳 米粒子的多孔性碳材与经过本发明的方法处理后而具有氧化锌及银纳米粒子的多孔性碳 材区分开，特将该尚未含有氧化锌及银的纳米粒子的多孔性碳材称为“多孔性碳材主体”) 烘烤(例如置入一烘箱)至第二温度，其中该第二温度大于第一温度，且温差范围在摄氏 20 80度；将该多孔性碳材主体浸入所述水溶液中，进行一预定时间的搅拌，使得该多孔 性碳材主体及水溶液间能因温差作用，而产生渗透效应，令所述水溶液得以顺利地渗透入 该多孔性碳材主体的表面及内部密集分布的孔洞，使得氧化锌纳米粒子及氨化银配离子能 随着水溶液渗入所述孔洞；接下来，在水溶液中添加一预定重量百分比的甲醛(HCHO)或葡 萄糖，且继续搅拌一预定时间，使得甲醛或葡萄糖能将渗入该多孔性碳材主体孔洞内的氨 化银配离子还原成银纳米粒子；将该多孔性碳材主体孔洞内具有氧化锌纳米粒子及银纳米 粒子的多孔性碳材自该水溶液中取出，进行高温干燥处理，以在该多孔性碳材完全干燥后， 使所述孔洞中的氧化锌纳米粒子及银纳米粒子能藉其表面所披覆的水溶性黏着剂，稳定地 附着在该多孔性碳材主体的表面及孔洞内壁，形成氧化锌及银的纳米粒子复合膜，使得该 多孔性碳材具备长效型抗菌、杀菌、防腐及触媒效果。 本发明提供了一种具长效型纳米抗菌及触媒效果的多孔性碳材，其包括一多孔 性碳材主体，其表面及其内密集分布有孔洞；水性黏着剂，分布在所述多孔性碳材主体表 面及其内的孔洞中，且在该多孔性碳材完全干燥的状态下，能附着在该多孔性碳材主体表 面及其内的孔洞的壁面；及氧化锌纳米粒子及银纳米粒子，通过所述水性黏着剂均勻分布 且附着在多孔性碳材主体表面及其内的孔洞的壁面上。本发明中，氧化锌纳米粒子及银纳 米粒子是藉其表面所披覆的水溶性黏着剂，稳定地附着在多孔性碳材主体的表面及孔洞内 壁，与该多孔性碳材主体永久结合在一起，形成氧化锌及银的纳米粒子复合膜。这样，当该 多孔性碳材被用来制作净水滤芯、空气滤网、口罩或其它滤材时，该多孔性碳材本身的多孔 性结构特征，除了能吸附水或空气中的悬浮微粒及微生物外，该多孔性碳材主体表面及孔 洞内壁的氧化锌及银的纳米粒子复合膜，亦能在有光或无光的状态下，实现对细菌、霉菌和 病毒等有机微生物的抗菌及杀菌效果，此外，由于该多孔性碳材具有不会产生抗药性、无毒 性、无刺激过敏性及不受酸碱值影响等诸多优点，且具有长效型抗菌、杀菌、防霉及除臭等效果，故在被制作成各式滤材后，仅需被定期清洗，即能反复使用，符合绿色环保的要求。为使阅读者能对本发明的目的、技术特征及其功效有更进一步的认识与了解，兹 特举一实施例，并配合图式，详细说明如下。


图1是本发明的制作工艺示意图；及图2是利用本发明的制作工艺所制作的一多孔性碳材结构的局部剖面微观示意 图。主要组件符号说明20多孔性碳材 21孔洞 31氧化锌纳米粒子32银纳米粒子 33水溶性黏着剂
具体实施例方式银纳米粒子因颗粒微细，使得整体表面积大幅增加，活性变大，极易释放出活性银 离子，以吸引细菌体内酶蛋白上的硫氢基，并与其迅速结合，使含硫氢基的酶失去活性，导 致细菌死亡，且带正电荷的银离子在接触到带负电荷的微生物细胞后，会相互吸附，穿刺微 生物的细胞外壁，使微生物内部变性，降低生长能力，让细胞无法代谢及繁殖，直至死亡，此 外，当细菌被银离子杀死后，银离子又会从死去的细菌上游离出来，持续对其它活细菌做重 复的动作，直到所有细菌被消灭为止，故银纳米粒子无须光照活化，即具有绝佳的抗菌及灭 菌效果，更可抑制霉菌生长，有效达到防腐功能。氧化锌纳米粒子亦因其晶粒尺寸与光波相 当或更小，尺寸效应导致其导带及价带的间隔增加，使其光吸收能力显著增强，因此，在光 照射下，当一个具有一定能量的光子，或具有超过半导体带隙能量的光子，射入氧化锌纳米 粒子的半导体电子结构时，半导体结晶中的一个电子会从价带激发到导带，留下一个具有 强大氧化能力的带正电孔洞0H，当电洞与水和空气中的水分子(H2O)相遇时，会通过光化学 反应，抢夺水分子中氢氧基的电子，此时，失去电子的氢氧基立刻变成不安定的氢氧自由基 (·0Η)，不安定的氢氧自由基一旦遇到外来的或附在氧化锌纳米粒子上的有机物时，会藉由 抢夺对方电子的方式，使自己趋于稳定，这样，这些有机物即被氧化，而变成水和二氧化碳， 消散在水和空气中，故氧化锌纳米粒子能作为强氧化剂，实现对霉菌、细菌和病毒等有机物 的降解，以杀死霉菌、细菌和病毒。据上所述，银纳米粒子及氧化锌纳米粒子均具有长效型 抗菌、杀菌、不会产生抗药性、无毒性、无刺激过敏性及不受酸碱值影响等诸多优点。本发明即利用银纳米粒子及氧化锌纳米粒子的特性，而将氧化锌纳米粒子及银纳 米粒子等材料，应用至多孔性碳材的制作过程，使得本发明的多孔性碳材制成的各式滤材 (如净水滤芯、空气滤网、口罩或其它滤材)，被安装至空调通风系统或净水系统内黑暗的 安装位置时，除能吸附空气及水中的悬浮微粒及微生物外，亦能藉其上的氧化锌纳米粒子 及银纳米粒子分别在有光或无光的状态下，实现对细菌、病毒及霉菌等有机物的抗菌及灭 菌效果。在本发明中，为了使多孔性碳材能产生长效型抗菌及灭菌效果，必需使氧化锌纳米 粒子及银纳米粒子能充分地渗入多孔性碳材的多孔性结构中，本发明的制作方法包括下列 步骤，参阅图1所示(101)将氧化锌纳米粒子及银盐粉末(如硝酸银(AgNO3)及醋酸银(CH3COOAg)等)以一预定的重量百分比，添加至一水溶液中，使二者在该水溶液中均勻混合，并令该水 溶液保持在第一温度，该水溶液是由水、碱液(如KOH或NaOH水溶液)、氨水(或氨气)、水 溶性压克力(acrylic)粉末及水性黏着剂等成分依预定的重量百分比均勻混合而成；所述 碱液是依下列化学式，将银盐转化成为氢氧化银(AgOH)AgN03(aq)+K0H(aq) — Αβ0Η(ρρ +Κ++Ν03_，由于氢氧化银会在水溶液中形成棕色沉淀，无法均勻地分散在水溶液中，故本发 明中须在水溶液中添加氨水(或氨气)，以依下列化学式，将氢氧化银的沉淀离子化成为氨 化银配离子(Ag (NH3)+2)AgOH(ppt) +2NH40H(aq) — Ag (NH3) 2+(aq) +0H_+2H20 ；所述水溶性压克力粉末是一水溶性分散剂，其作用是在溶解于水中后，能使氧化 锌纳米粒子及氨化银配离子均勻且分散地悬浮在水溶液中；所述水溶性黏着剂的作用是在 氧化锌纳米粒子及氨化银配离子被混合入水溶液时，能均勻披覆在氧化锌纳米粒子及氨化 银配离子的表面上；(102)将多孔性碳材主体(如活性碳、竹碳或备长碳等材料的颗粒)置入一烘箱 烘烤至第二温度，其中该第二温度必需小于摄氏400度，且需大于所述第一温度，且温差范 围在摄氏20 80度；(103)将该多孔性碳材主体浸入所述水溶液中，进行一预定时间的搅拌，使得该多 孔性碳材主体及水溶液间能因温差作用，而产生渗透效应，令所述水溶液得以顺利地渗透 入该多孔性碳材主体的表面及内部密集分布的孔洞，使得氧化锌纳米粒子及氨化银配离子 能随着该水溶液渗入所述孔洞；(104)在所述水溶液中添加一预定重量百分比的甲醛(HCHO)或葡萄糖，且继续搅 拌一预定时间，使得甲醛(HCHO)或葡萄糖能依下列化学式，将渗入该多孔性碳材主体孔洞 内的氨化银配离子，还原成银纳米粒子 2Ag (NH3) 2+(aq)+HCH0(1)+20r — 2Ag(ppt) +HC00>NH4++3NH3 (g) +H2O ；(105)将该多孔性碳材(多孔性碳材主体孔洞内已具有氧化锌纳米粒子及银纳米 粒子)自所述水溶液中取出，进行高温干燥处理，参阅图2所示，以在该多孔性碳材20完全 干燥后，使所述孔洞21中的氧化锌纳米粒子31及银纳米粒子32能藉其表面所披覆的水溶 性黏着剂33，稳定地附着在该多孔性碳材主体的表面及内部的孔洞21内壁，在该多孔性碳 材主体表面及内部的孔洞21内壁形成一氧化锌及银的纳米粒子复合膜。由于，在本发明的制作方法中，氧化锌纳米粒子及银纳米粒子是藉其表面所披覆 的水溶性黏着剂，稳定地附着在多孔性碳材主体的表面及其内密集分布的孔洞内壁，使得 氧化锌纳米粒子及银纳米粒子能与该多孔性碳材主体永久结合在一起，而令该多孔性碳材 具备长效型抗菌、防腐及触媒(催化)效果。因此，当该多孔性碳材被用来制作净水滤芯、 空气滤网、口罩或其它滤材时，该多孔性碳材本身的多孔性结构特征，除了能滤除水或空气 中的杂质及污垢外，该多孔性碳材主体表面及孔洞内壁的氧化锌及银的纳米粒子复合膜， 亦能在有光或无光的状态下，实现对细菌、霉菌和病毒等有机物的抗菌及杀菌效果，由于该 多孔性碳材具有不会产生抗药性、无毒性、无刺激过敏性、无须光照活化及不受酸碱值影响 等诸多优点，且具有长效型抗菌、杀菌、防霉及除臭等效果，故能在被制作成各式滤材后，仅 需被定期清洗，即能反复使用，符合绿色环保的要求。
在本发明的一最佳实施例中，所述水溶液是由水、氧化锌纳米粒子、水溶性的银盐 粉末(硝酸银和/或醋酸银)、水溶性压克力粉末、水性黏着剂、氨水(或氨气)及碱液(如 KOH或NaOH水溶液)等成分，依下列的重量百分比(以所述水溶液的重量为基准，各组分之 和为100% )，均勻混合而成(1)水如去离子水或纯水等，其重量百分比为80% 99% ；(2)氧化锌的纳米粒子其重量百分比为0. 2% 10%，在该实施例中，是先将氧 化锌研磨成纳米(nanometer)大小的粒子，1纳米等于十亿分之一米(10_9meter)，或纳米级 大小的粒子，即约为1 100纳米，介于分子和次微米间的纳米粒子；(3)水溶性的银盐粉末(如硝酸银(AgNO3)、醋酸银(CH3COOAg)等)其重量百分 比为0. 001% 5%，水溶性银盐粉末具有可完全溶解于水溶液，并在水溶液中释放出氨化 银配离子的特性；(4)碱液是氢氧化钾或氢氧化钠的水溶液，其重量百分比为0. 001% 5%，能在 对水溶液进行搅拌的过程中，将银盐转化成为氢氧化银，由于，氢氧化银会在水溶液中形成 棕色沉淀，故无法均勻地分散在水溶液中；(5)氨水(或氨气)其(折合成一般的市售氨水浓度计)重量百分比为 0. 005% 25%，能在对水溶液进行搅拌的过程中，将氢氧化银的沉淀离子化成为氨化银配 离子(Ag(NH3)+2)，由于，氨化银配离子又具有亲氧的特性，故极易与氧化锌纳米粒子上的氧 键结，而在该水溶液的调制过程中，均勻地附着在氧化锌纳米粒子的表面；(6)水溶性压克力粉末其重量百分比为2% 30%，其中该水溶性压克力粉末 是一水溶性分散剂，其作用是在溶解于水中后，能使氧化锌纳米粒子及氨化银配离子均 勻且分散地悬浮在水溶液中，在该实施例中，该水溶性压克力粉末是一聚丙烯酸衍生物 (Polyacrylic acid derivative)，能使氧化锌纳米粒子及氨化银配离子均勻分散在水溶 液中，而不致发生沉淀或淤积结块的现象，这样，所述氧化锌纳米粒子及氨化银配离子才能 随水溶液顺利地渗入多孔性碳材主体表面及其内密集分布的所述孔洞；及(7)水溶性黏着剂其重量百分比为0. 2% 10%，该水溶性黏着剂是用以包覆在 水溶液中均勻且分散的氧化锌纳米粒子及氨化银配离子的表面，在该实施例中，所述水溶 性黏着剂包含聚尿酯树脂(Urethane polymer)、N-甲基比咯酮(N-Methyl Pyrrolidinone) 及三乙胺(Triethylamine)等成分，以在氧化锌纳米粒子及氨化银配离子随着该水溶液顺 利地渗透入该多孔性碳材主体的表面及内部密集分布的孔洞后，能在该多孔性碳材经高温 干燥处理而完全干燥时，使氧化锌纳米粒子及由氧化作用形成的银纳米粒子藉其表面所披 覆的该水溶性黏着剂，稳定地附着在该多孔性碳材主体的表面及孔洞内壁，形成一氧化锌 及银的纳米粒子复合膜，使得氧化锌纳米粒子及银纳米粒子能与该多孔性碳材主体永久结 合在一起，产生长效型抗菌、防腐及触媒的效果。在该最佳实施例中，所述水溶液的第一温度可为常温或低温，即摄氏10 25度 间，所述多孔性碳材颗粒(多孔性碳材主体)的第二温度则为摄氏30 105度间，二者的温 差范围保持在摄氏20 80度间，这样，当该多孔性碳材主体被倾倒入该水溶液中，进行至 少十分钟的搅拌过程时，该多孔性碳材主体及水溶液间能因温差作用，而产生渗透效应，使 得该水溶液能顺利地渗入该多孔性碳材主体的表面及内部密集分布的孔洞，将这些孔洞中 的空气挤出，故，在搅拌过程中，会在该水溶液中冒出数量庞大的微小气泡，进而使得氧化锌纳米粒子及氨化银配离子能随着该水溶液渗入所述孔洞，接下来，在该水溶液中添加重 量百分比为0.001% 0.05% (以所述水溶液的重量为基准)的甲醛(HCHO)或0.002% 0. 葡萄糖(以所述水溶液的重量为基准，以C6H12O6 · H2O的量计)，且继续搅拌至少30 分钟，使得甲醛或葡萄糖能渗入该多孔性碳材主体的孔洞，而与其内的氨化银配离子发生 化学反应，使得氨化银配离子被还原成银纳米粒子，且稳固地附着在氧化锌纳米粒子的表 面上，最后，将该多孔性碳材主体孔洞内具有氧化锌纳米粒子及银纳米粒子的多孔性碳材 自该水溶液中取出，在摄氏80 200度的高温下，进行干燥处理，待该多孔性碳材完全干燥 后，所述孔洞中的氧化锌纳米粒子及银纳米粒子即能藉其表面所披覆的水溶性黏着剂，稳 定地附着在该多孔性碳材主体的表面及内部的孔洞内壁，形成一氧化锌及银的纳米粒子复 合膜。在本发明的前述最佳实施例中，经反复实验证明，请再参阅图2所示，所述纳米粒子 复合膜中的氧化锌纳米粒子31及银纳米粒子32间的重量百分比以5 1 60 1能对 细菌、病毒及霉菌等有机物产生最佳的抗菌及灭菌效果。 以上所述，仅为本发明的一最佳具体实施例，本发明的特征并不局限于此，任何熟 悉本领域技术的人员在本发明领域内，可轻易思及的变化或修饰，皆应涵盖在本发明的保 护范围中。
权利要求
一种具长效型纳米抗菌及触媒效果的多孔性碳材的制作方法，该方法包括将氧化锌纳米粒子及银盐粉末添加至一水溶液中，使二者在该水溶液中均匀混合，并令该水溶液保持在第一温度；其中该水溶液是由包括水、碱液、氨水或氨气、水溶性压克力粉末及水性黏着剂的成分均匀混合而成，所述碱液是将银盐转化成为氢氧化银，所述氨水或氨气是将氢氧化银的沉淀离子化成为氨化银配离子，所述水溶性压克力粉末是一水溶性分散剂，其作用是在溶解于水中后，能使氧化锌纳米粒子及氨化银配离子均匀且分散地悬浮在水溶液中，所述水溶性黏着剂的作用是在氧化锌纳米粒子及氨化银配离子被混合入该水溶液时，能均匀披覆在氧化锌纳米粒子及氨化银配离子的表面上；将多孔性碳材主体烘烤至第二温度，其中该第二温度大于所述第一温度，且温差范围足以使所述水溶液能因温差作用顺利地渗入该多孔性碳材主体的表面及内部密集分布的孔洞；将多孔性碳材主体浸入所述水溶液中，进行搅拌，使得该多孔性碳材主体及水溶液间能因温差作用，产生渗透效应，令所述水溶液得以顺利地渗透入多孔性碳材主体的表面及内部密集分布的孔洞，使得氧化锌纳米粒子及氨化银配离子能随着该水溶液渗入所述孔洞；在该水溶液中添加甲醛或葡萄糖，继续进行搅拌，使得甲醛或葡萄糖能将渗入该多孔性碳材主体孔洞内的氨化银配离子还原成银纳米粒子；及将该多孔性碳材主体孔洞内具有氧化锌纳米粒子及银纳米粒子的多孔性碳材自该水溶液中取出，进行干燥处理，以在该多孔性碳材完全干燥后，使所述孔洞中的氧化锌纳米粒子及银纳米粒子能藉其表面所披覆的水溶性黏着剂稳定地附着在该多孔性碳材主体的表面及内部的孔洞内壁，在该多孔性碳材主体表面及内部的孔洞内壁形成一氧化锌及银的纳米粒子复合膜。
2.如权利要求1所述的制作方法，其中所述第二温度与第一温度的温差范围为摄氏 20 80度。
3.如权利要求2所述的制作方法，其中所述多孔性碳材主体的第二温度小于摄氏400度。
4.如权利要求3所述的制作方法，其中所述水溶液的第一温度为摄氏10 25度，所述 多孔性碳材主体的第二温度为摄氏30 105度。
5.如权利要求4所述的制作方法，其中所述水为去离子水或纯水。
6.如权利要求5所述的制作方法，其中所述银盐粉末为硝酸银或醋酸银。
7.如权利要求6所述的制作方法，其中所述碱液包含氢氧化钾或氢氧化钠。
8.如权利要求7所述的制作方法，其中所述水溶性压克力粉末为聚丙烯酸衍生物。
9.如权利要求8所述的制作方法，其中所述水溶性黏着剂包含聚尿酯树脂、N-甲基比 咯酮及三乙胺。
10.如权利要求9所述的制作方法，其中所述水的重量百分比为80% 99%。
11.如权利要求10所述的制作方法，其中所述氧化锌纳米粒子的重量百分比为 0. 2% 10%。
12.如权利要求11所述的制作方法，其中所述银盐粉末的重量百分比为0.001% 5%。
13.如权利要求12所述的制作方法，其中所述碱液的重量百分比为0.001% 5%。
14.如权利要求13所述的制作方法，其中所述氨水或氨气的重量百分比为0.005% 25%。
15.如权利要求14所述的制作方法，其中所述水溶性压克力粉末的重量百分比为 2% 30%。
16.如权利要求15所述的制作方法，其中所述水性黏着剂的重量百分比为0.2% 10%。
17.如权利要求16所述的制作方法，其中所述多孔性碳材主体被浸入所述水溶液中进 行搅拌的时间至少为十分钟。
18.如权利要求17所述的制作方法，其中所述甲醛或葡萄糖在所述水溶液中的重量百 分比分别为0. 001% 0. 05%或0. 002% 0. 1%ο
19.如权利要求18所述的制作方法，其中所述甲醛或葡萄糖被添加至所述水溶液中继 续进行搅拌的时间至少为30分钟。
20.如权利要求19所述的制作方法，其中所述多孔性碳材自水溶液中取出后是在摄氏 80 200度的高温下进行干燥处理。
21.如权利要求20所述的制作方法，其中所述纳米粒子复合膜中的氧化锌纳米粒子及 银纳米粒子间的重量百分比为5 1 60 1。
22.—种具长效型纳米抗菌及触媒效果的多孔性碳材，其包括一多孔性碳材主体，其表面及其内密集分布有孔洞；水性黏着剂，分布在所述多孔性碳材主体表面及其内的孔洞中，且在该多孔性碳材完 全干燥的状态下，能附着在该多孔性碳材主体表面及其内的孔洞的壁面；及氧化锌纳米粒子及银纳米粒子，通过所述水性黏着剂均勻分布且附着在多孔性碳材主 体表面及其内的孔洞的壁面上。
23.如权利要求22所述的多孔性碳材，其中所述氧化锌纳米粒子及银纳米粒子间的重 量百分比为5 1 60 1。
全文摘要
本发明提供具长效型纳米抗菌及触媒效果的多孔性碳材及其制作方法，该方法是将氧化锌纳米粒子及银盐加至水溶液中，令水溶液保持第一温度，该水溶液由水、碱液、氨水或氨气、水溶性压克力粉末及水性黏着剂等混合而成，其中银盐转化成氨化银配离子，水溶性压克力使氧化锌纳米粒子及氨化银配离子均匀分散，黏着剂披覆在氧化锌纳米粒子及氨化银配离子表面；将多孔性碳材主体烤至第二温度，浸入该水溶液中，使氧化锌纳米粒子及氨化银配离子渗入多孔性碳材主体的孔洞；添加甲醛或葡萄糖，将氨化银配离子还原成银纳米粒子；将多孔性碳材干燥，使氧化锌纳米粒子及银纳米粒子稳定附着在碳材表面及孔洞内壁，该多孔性碳材具备长效型抗菌、防腐及触媒效果。
文档编号B01J20/32GK101934219SQ20091015006
公开日2011年1月5日 申请日期2009年6月30日 优先权日2009年6月30日
发明者张文礼 申请人:郭春樱;张文礼