掺杂纳米二氧化钛的杀菌材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及杀菌材料技术领域，具体涉及含纳米二氧化钛的复合杀菌材料及其制备方法。


背景技术：

2.有史以来细菌和病毒就严重威胁着人们的身体健康并已经或正在夺取无数的生命，为此人类花费了大量人力和物力，研制出许多杀菌消毒的方法和药品。由于目前市场上的杀菌材料易挥发，容易扩散到空气中，对人体造成危害。目前我国的自来水污染也比较严重。杀菌材料在现代社会不可缺少，但是也会对环境造成污染，也可能对人体造成危害。因此研制一种既能杀死细菌又能消灭病毒且没有污染的具有长效功能的杀菌消毒材料就成了当务之急。
3.有效抗菌消毒材料和技术的运用是阻断有害微生物传播和流行的重要手段。其中，tio2因为其价格低廉、制备简单、生物相容性好、无毒无害，而受到了人们的广泛关注。纳米二氧化钛能除细菌、净化空气，这是因为其在光或水的条件下，其价带上的电子被激发到导带，在价带上产生空穴，自由电子
‑
空穴对可使氧和水活化，产生具有很高反应活性的活性氧和oh自由基，对空气中的有害气体(氮氧化物、二氧化硫、甲醛、苯、氨、丙酮等)和细菌有很强的降解作用，从而赋予材料良好的抗菌性及净化空气性能。
4.为解决现有技术不足，在杀菌材料不污染环境的前提上，本发明提供了一种纳米二氧化钛光催化剂杀菌材料及其制备方法。该杀菌材料具有安全环保、易制备、可操作性强、和制作成本较低等优点，具有良好的应用前景。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种纳米二氧化钛光催化剂杀菌材料及其制备方法，从而克服目前市场上的技术缺陷，弥补现有杀菌材料长时间持续杀菌效果差，污染环境，制备成本高等一系列问题。
6.本发明提供以下技术方案以解决其技术问题。
7.本发明提供了一种掺杂纳米二氧化钛的杀菌材料，所述杀菌材料包括或由以下组成：5
‑
20wt％的纳米二氧化钛，20
‑
50wt％的乙醇，1
‑
1.8wt％的苯并三唑类紫外吸收剂，0.2
‑
0.7wt％的猝灭剂，诸如二价镍络合物，30
‑
50％的季铵盐和水。
8.优选地，紫外吸收剂为2
‑
硝基
‑2‑
羟基
‑5‑
甲基偶氮苯。
9.优选地，猝灭剂为二丁基二硫代氨基甲酸镍。
10.优选地，季铵盐为苯扎氯铵，例如5％的苯扎氯铵溶液。
11.优选地，纳米二氧化钛的纯度在99.5wt％以上，并且其粒径约为5
‑
10nm。
12.本发明提供了一种制备掺杂纳米二氧化钛的杀菌材料的方法，其包括以一定比例在水中混合纳米二氧化钛、乙醇、苯并三唑类紫外吸收剂、猝灭剂、和季铵盐，从而得到掺杂纳米二氧化钛的杀菌材料。
13.采用本发明所述的方法制备的掺杂纳米二氧化钛的杀菌材料的优点在于：
14.本杀菌材料涂抹、喷涂到物体表面后可以实现长效持久的杀菌效果，并且本杀菌材料安全环保，易制备，可操作性强，制作成本较低。因为纳米二氧化钛的特性，本杀菌材料喷涂到物体表面后还有自清洁效果，杜绝了杀菌材料的毒性，防止造成二次污染，大大提升本杀菌材料的使用前景与应用价值。
具体实施方式
15.以下结合实施例对本发明进行阐述。
16.紫外吸收剂的制备：
17.将75ml浓盐酸加入100ml水的500ml四口瓶中，加入27.6g邻硝基苯胺，低温冷却，在0
‑
2℃范围内搅拌30min，再将亚硝酸钠20.7g在30min内缓慢加入烧瓶内，低价完毕反应60min。再加入过量氨基磺酸，除去未反应的亚硝酸盐。
18.再在装有600ml水的1000ml四口瓶中分别加入21.6g对甲基苯酚、8g氢氧化钠、63.6g无水碳酸钠待充分溶解后于1h内用恒压滴液漏斗在0～2℃下将重氮盐溶液滴加到四口瓶中。滴加完毕后继续反应3h。待反应完成后进行抽滤滤饼用适量热水及乙醇洗涤干燥，得到紫外吸收剂2
‑
硝基
‑2‑
羟基
‑5‑
甲基偶氮苯。
19.苯扎氯铵：纯度80％，来源：阿拉丁官网；
20.纳米二氧化钛：纯度99.8wt％，粒径5
‑
10nm；来源：阿拉丁官网
21.乙醇：纯度≥99.5％，来源：阿拉丁官网
22.二丁基二硫代氨基甲酸镍：>97.0％(t)，来源：阿拉丁官网
23.实施例1：
24.制备掺杂纳米二氧化钛的杀菌材料1。
25.在水中以10.4wt％：0.3wt％：41.4wt％：1.3wt％：46.4wt％的比例将纯度99.8wt％，粒径5
‑
10nm的纳米二氧化钛、二丁基二硫代氨基甲酸镍、乙醇、2
‑
硝基
‑2‑
羟基
‑5‑
甲基偶氮苯、苯扎氯铵进行混合得到混合溶液，该混合溶液即为掺杂纳米二氧化钛的杀菌材料。
26.实施例2：
27.在实施例2中，以与实施例1相同的方法制备掺杂纳米二氧化钛的杀菌材料2，本实施例和实施例1不同之处在于：
28.纯度99.8wt％，粒径5
‑
10nm的纳米二氧化钛、二丁基二硫代氨基甲酸镍、乙醇、2
‑
硝基
‑2‑
羟基
‑5‑
甲基偶氮苯、苯扎氯铵比例为10.4wt％：0.3wt％：38.6wt％：1.1wt％：49.6wt％。
29.实施例3：
30.在实施例3中，以与实施例1相同的方法制备掺杂纳米二氧化钛的杀菌材料3，本实施例和实施例1不同之处在于：
31.纯度99.8wt％，粒径5
‑
10nm的纳米二氧化钛、二丁基二硫代氨基甲酸镍、乙醇、2
‑
硝基
‑2‑
羟基
‑5‑
甲基偶氮苯、苯扎氯铵比例为12.8wt％：0.5wt％：36.5wt％：1.7wt％：48.5wt％。
32.对照组1：与实施例1类似的提供了一种杀菌材料及其制备方法，但所述杀菌材料
的各原料不包含二氧化钛。乙醇、2
‑
硝基
‑2‑
羟基
‑5‑
甲基偶氮苯、二丁基二硫代氨基甲酸镍、苯扎氯铵的重量百分比为：25.4％：15％：12.8％：46.8％。
33.对照组2：与实施例1类似的提供了一种杀菌材料及其制备方法，但所述杀菌材料的各原料不包含二氧化钛。乙醇、2
‑
硝基
‑2‑
羟基
‑5‑
甲基偶氮苯、二丁基二硫代氨基甲酸镍、苯扎氯铵的重量百分比为：30.2％：10％：12.8％：47％。
34.实施例4
35.将本发明的实施例1
‑
3与对照组1
‑
2中制备的杀菌材料与对照样品进行性能测试。
36.抗菌性检测：取适当浓度的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌放置于灭菌培养基里，分别向培养基中加入实施例1
‑
3中制备的杀菌材料和对照样品1和2，并培养24h。之后，计算大肠杆菌、金黄色葡萄球菌及白色念珠菌的抑制率。结果在表1中示出。
37.表1：对三种细菌的抗菌率
[0038][0039]
耐久性测试：将实施例1
‑
3中制备的杀菌材料和对照样品1
‑
2适量喷涂在无菌培养基中，在室温下放置24h、48h、72h。之后取适当浓度的大肠杆菌加入无菌培养基中培养24小时，并计算大肠杆菌的抑制率。结果在表2中示出。
[0040]
表2：24h、48h和72h后对大肠杆菌的抗菌率
[0041][0042]
由表1可以看出，根据本发明的方法制备的杀菌材料对三种细菌均具有较高的抗菌效果，并且均明显高于对照样品。
[0043]
由表2可以看出，在分别经过24h、48h和72h后，根据本发明的方法制备的杀菌材料对大肠杆菌依然保持显著高的抗菌率，而对照组1
‑
2的对照样品1
‑
2的抗菌率明显下降。
[0044]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进、变型和润饰，这些改进、变型和润饰也应视为本发明的保护范围。