專利名稱：稀土負載型納米二氧化鈦抗菌劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種稀土負載型納米二氧化鈦抗菌劑及其制備方法，屬于無機抗菌劑的材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
歐洲專利937398，Antibacterial and deodorant materials and method for theirmanufacture by adhering metallic silver and(or)copper on titanium oxide particles，報道了抗菌和除臭材料及將金屬銀或銅負載在氧化鈦粒子上的制備方法，該抗菌劑不僅成本高，而且存在變色等問題。Soga M等，Ag/TiO2composite ultra-fine particle studied withFE-SAM，J.Surf.Anal.，1999，5(2)P326，報道了銀負載在氧化鈦納米粒子上制備無機抗菌劑，但其成本高，易變色。Zhoul Xu和Kuroda Koichi等，Antibacterial effect ofrutile form of titanium oxide carrying nanoscale particles of platinum，Seikatsu Eisei，2000，44(1)P21，報道了納米鉑粒子負載金紅石型氧化鈦的抗菌作用，在熒光下，帶有Pt納米粒子的TiO2能對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌具有抗菌作用，但價格昂貴，使用范圍受限。周德善，兩種納米新材料在皖通過鑒定，現(xiàn)代化工，2002，22(12)P60，報道了納米級載銀銅無機抗菌劑新材料，但抗菌性能仍然不太理想。姚愛華和李殿超等，抗菌材料及應(yīng)用，世界地質(zhì)，2001，20(2)P171，介紹了銀系抗菌劑和氧化鈦光觸媒系抗菌劑的性質(zhì)和抗菌機理、方法，認為目前的抗菌劑成本較高、性能較弱。胡耀君，無機類抗菌材料，稀有金屬快報，2000，(2)P10，介紹了研究比較成熟，并且已得到部分應(yīng)用的三種無機抗菌材料，即載銀抗菌材料、含銅不銹鋼抗菌材料和光催化二氧化鈦抗菌材料，但使用范圍有限，且抗菌能力較差。中國專利CN1300804，活性氧化物包覆的多孔粉體材料及其制備方法和用途，涉及高活性氧化物包覆多孔粉體及其制備方法和用途，其粉體包括納米級二氧化鈦、氧化鋁、三氧化二鉻、氧化鎳、氧化鐵以及兩種以上這些物質(zhì)的任意重量比例的混合物25％～65％、堿土金屬氧化物5％～60％、硅化物和/或硼化物和/或稀土氧化物5％～45％，該粉體用于制作環(huán)境空氣凈化、自潔、脫臭、抗菌和防垢的涂料，其抗菌效果不太理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種稀土負載型納米二氧化鈦抗菌劑及其制備方法，其特點是利用稀土離子作為抗菌活性組份以及稀土激活納米銳鈦礦型TiO2光催化抗菌活性，從而提高材料的抗菌功能。
本發(fā)明的材料是綜合利用了稀土離子和氧化物抗菌技術(shù)以及光催化抗菌技術(shù)和稀土激活技術(shù)，使材料的抗菌功能進一步提高。
光催化作用采用 納米銳鈦礦型TiO2(粒徑為10～100nm)抗菌作用采用稀土元素的(Ce、Pr、Nd、La)離子及其氧化物激活作用采用稀土元素的(Ce、Pr、Nd、La)本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)利用稀土負載使納米銳鈦礦型TiO2光吸收譜帶發(fā)生紅移規(guī)律，并成功地將此技術(shù)用于無機抗菌劑的開發(fā)。
稀土元素的原子結(jié)構(gòu)特點是原子的最外層電子結(jié)構(gòu)相同(都是2個電子)，次外層電子結(jié)構(gòu)相似，而倒數(shù)第三層4f軌道上有未成對電子。正是由于稀土元素這種獨特的原子結(jié)構(gòu)，使其在各個行業(yè)均有廣泛應(yīng)用。尤其在催化領(lǐng)域已經(jīng)獲得成功應(yīng)用。本項目的研究正是利用稀土的催化作用，使抗菌劑與水、空氣組成的體系發(fā)生催化反應(yīng)，產(chǎn)生O2-和OH活性氧自由基。然后活性氧自由基進一步與細菌細胞膜作用，達到抑制細菌的目的。
稀土元素使材料的光吸收譜帶紅移，增加材料的光響應(yīng)范圍，提高材料的光催化活性，已被我們UV-Vis實驗證實。
本發(fā)明的目的由以下技術(shù)措施實現(xiàn)，其中所述原料份數(shù)除特殊說明外，均為重量份數(shù)。
稀土負載型納米二氧化鈦抗菌劑的配方組分為納米銳鈦礦型TiO2粒徑為10～100nm 80～99份Re(NO3)310.7～0.3份HNO3濃度為85％ 9.3～0.7份產(chǎn)品最終指標(biāo)平均粒徑≤1μm納米銳鈦礦型TiO2 75～98％Re2O3 0.2～2％稀土Re為Ce、Pr、Nd、La中的至少一種。
稀土負載型納米二氧化鈦抗菌劑的制備方法(1)將粒徑為10～100nm納米銳鈦礦型TiO280～99份粉料和稀土鹽10.7～0.3份放入溫度為40～60℃、濃度為35～45％的硝酸水溶液中，邊加料邊攪拌；(2)反應(yīng)4～6小時，然后過濾，除去溶液中的酸根離子；(3)在溫度150～250℃干燥1～2小時，脫去料漿水分；(4)在溫度400～650℃焙燒3～6小時，使負載的稀土離子緊固在TiO2上；(5)在超細磨機中研磨，分級，檢測包裝。
最終產(chǎn)品粒徑≤1μm，納米銳鈦礦型TiO2含量為75～98％，Re2O3含量為0.2～2％。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點和積極效果(1)本發(fā)明的材料是應(yīng)用稀土離子及其氧化物抗菌和稀土激活擴大納米TiO2的光譜響應(yīng)范圍原理制備的具有抗菌功能的新材料。由于稀土元素的應(yīng)用，此材料克服了TiO2光催化材料需要紫外光參與的不足以及抗菌性能仍然較弱的缺點，在黑暗中也具有優(yōu)異的抗菌效果。
(2)抗菌效果優(yōu)異，24小時抑菌圈最大達到16.20mm。
(3)廣泛應(yīng)用于涂料、塑料、纖維以及建筑材料等領(lǐng)域。
具體實施例方式
下面通過實例對本發(fā)明進行具體描述，有必要在此指出的是本實例只用于對本發(fā)明進行進一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員可以根據(jù)上述本發(fā)明的內(nèi)容作出一些非本質(zhì)的改進和調(diào)整。
1、稀土負載型納米二氧化鈦抗菌劑的配方組分為實例一
納米銳鈦礦型TiO2 850KgCe(NO3)320KgHNO3濃度85％ 110ml實例二納米銳鈦礦型TiO2 900KgPr(NO3)315KgHNO3濃度85％ 100ml實例三納米銳鈦礦型TiO2 950KgNd(NO3)310KgHNO3濃度85％ 90ml2、稀土負載型納米二氧化鈦抗菌劑的制備方法(1)將納米銳鈦礦型TiO2粉料和稀土鹽放入溫度為40～60℃、濃度為35～45％左右的硝酸水溶液中，邊加料邊攪拌；(2)反應(yīng)4～6小時，然后過濾，除去溶液中的酸根離子；(3)在溫度150～250℃干燥1～2小時，脫去料漿水分；(4)在溫度400～650℃焙燒3～6小時，使負載的稀土離子緊固在TiO2上；(5)在超細磨機中研磨，分級，檢測包裝。
最終產(chǎn)品的粒徑≤1μm，納米銳鈦礦型TiO2含量為75～98％，Re2O3含量為0.2～2％。
3、性能指標(biāo)(1)試驗方法將適量無機抗菌劑粉體在壓片機上壓制成直徑10mm、厚5mm的圓柱體用作抗菌性能評價的樣品。無菌操作注入0.2ml左右的金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和枯草芽胞桿的混合菌液于培養(yǎng)基上，用刮刀刮勻，把無機抗菌劑樣品放在培養(yǎng)皿中央后置于恒溫箱(37℃)培養(yǎng)24h，取出后測定樣品周圍的抑菌圈大小。用同樣的方法對空白樣對照組進行抗菌性能評價。(2)試驗結(jié)果詳見表1所示。
表1 稀土負載型納米二氧化鈦抗菌劑的抗菌性能

權(quán)利要求
1.稀土負載型納米TiO2抗菌劑，其特征在于所述無機抗菌劑的配方組分(按重量計)為納米銳鈦礦型TiO2粒徑為10～100nm: 80～99份Re(NO3)3 10.7～0.3份HNO3濃度為85％ 9.3～0.7份最終產(chǎn)品的粒徑≤1μm，納米銳鈦礦型TiO2含量為75～98％，Re2O3含量為0.2～2％；
2.按照權(quán)利要求1所述稀土負載型納米TiO2抗菌劑，其特征在于稀土Re為Ce、Pr、Nd和/或La中的至少一種。
3.按照權(quán)利要求1或2所述稀土負載型納米TiO2抗菌劑的制備方法，其特征在于(1)將粒徑為10～100nm納米銳鈦礦型TiO280～99份粉料和稀土鹽10.7～0.3份加入帶有溫度計和攪拌器的反應(yīng)釜中，于溫度為40～60℃、并加入濃度為35～45％的硝酸水溶液中，邊加料邊攪拌；(2)反應(yīng)4～6小時，然后過濾，除去溶液中的酸根離子；(3)在溫度150～250℃干燥1～2小時，脫去料漿水分；(4)在溫度400～650℃焙燒3～6小時，使負載的稀土離子緊固在TiO2上；(5)在超細磨機中研磨，分級，檢測包裝。
全文摘要
本發(fā)明公開一種稀土負載型納米二氧化鈦抗菌劑及其制備方法，其特點是利用稀土離子作為抗菌活性組份以及稀土激活納米銳鈦礦型TiO
文檔編號A01N59/00GK1454481SQ03117960
公開日2003年11月12日 申請日期2003年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月29日
發(fā)明者涂銘旌, 劉雪峰, 蔣亞, 張波 申請人:四川大學(xué), 攀枝花鋼鐵有限責(zé)任公司鋼鐵研究院