本發(fā)明屬于功能材料領(lǐng)域，具體涉及一種殺菌、除味功能復(fù)合材料及其制備和使用方法。
背景技術(shù)：
：保鮮、冷藏、冷凍，是人們對冰箱的最基本需求。而隨著生活品質(zhì)與技術(shù)水平的提升，抗菌、殺菌、除味等“健康”功能的冰箱應(yīng)運而生，并成為目前冰箱產(chǎn)品研發(fā)的熱門技術(shù)。作為“食物保險箱”，冰箱雖然是一個冰凍的密閉空間，不太適合微生物存活、繁殖，但冰箱因為頻繁的開關(guān)門、食物長期存放等原因而容易造成很多菌群的滋生，如果不處理，微生物會在冷藏間繁殖，導(dǎo)致食品腐敗以及對冷藏間存儲的某些食品味道產(chǎn)生不利影響。針對微生物控制保鮮技術(shù)，目前各品牌冰箱提出了多種殺菌技術(shù)，歸納起來，主要通過“接觸性除菌”和“非接觸性殺菌”兩大類別。接觸性除菌技術(shù)，如光觸媒殺菌除味、納米銀離子抑菌、抗菌物質(zhì)過濾除菌等，此類技術(shù)的特點是可以阻礙細(xì)菌、真菌的生長、繁殖，或使其失去活性，但不能對冷藏物品進(jìn)行殺菌，因此只能叫“抗菌”；非接觸性殺菌技術(shù)，例如臭氧殺菌、磁能殺菌、正負(fù)離子群殺菌和等離子體除菌等技術(shù)，不僅可以對冰箱內(nèi)膽、門襯、擱架、果菜盒、瓶框等冰箱零部件除菌，同時也能對儲藏物品及空氣除菌，真正的做到“抗菌、除菌”。冰箱內(nèi)異味氣體是消費者較為關(guān)注的問題，冰箱異味的來源主要有兩種：第一種是冰箱本身的異味，尤其是新生產(chǎn)的冰箱，剛打開時會有刺鼻的氣味，這些異味來源于冰箱制作材料中的塑料單體、加工助劑及降解產(chǎn)物等，如苯類、醛類、醇類、酯類、胺、硫醇、過氧化物等，第二種是冰箱存放食品過程中產(chǎn)生的異味，這些異味來源于存放食品本身新陳代謝及微生物繁殖分解產(chǎn)生的復(fù)雜異味體系，例如蔬菜、水果等新陳代謝釋放的乙烯等烯烴類氣體，細(xì)菌分解食物中的蛋白質(zhì)、糖類和脂肪類等物質(zhì)，產(chǎn)生大量的氨、甲胺、硫化氫和硫醇等產(chǎn)物，彌漫于冰箱內(nèi)壁各個部位。冰箱使用過程中產(chǎn)生的這些異味氣體，不僅引起人們感官上的不快和疾病，而且還惡化了食品的原味。目前，冰箱中針對殺菌、除異味、保鮮的解決方法很多，例如利用臭氧等強(qiáng)氧化性物質(zhì)，也可以起到殺菌和除味作用，但濃度不好控制，達(dá)到0.15PPM時就對人體有不可逆?zhèn)?，并且本身就會發(fā)出濃烈的惡臭；負(fù)氧離子是一種帶負(fù)電荷的空氣離子，能使異味氣體快速氧化成負(fù)離子，與空氣結(jié)合后，還原成氧氣、水和二氧化碳，但負(fù)離子本身壽命短，但對污染物的長期治理效果有限；等離子除味法，等離子可以降解異味氣體，但高壓電場應(yīng)用需額外電源，并存在安全隱患等；吸附材料，例如活性炭，是去除氣態(tài)污染物的主要技術(shù)，當(dāng)與空氣中的污染物接觸時，這些污染物被活性炭表面的微孔吸附，從而起到凈化空氣的作用，吸附(化學(xué)污染物)、細(xì)菌、顆粒物、清除異味。這種計劃技術(shù)的特點是吸附能力強(qiáng)，室內(nèi)空氣中的大部分污染物都能被活性炭吸附，缺點是長時間使用后可能達(dá)到吸附飽和狀態(tài)，且吸附的小分子污染物可能脫離出來，造成二次污染。光觸媒是近幾年發(fā)展起來的一種新型、安全、無毒、耗能低的殺菌、凈化材料；幾乎可以無選擇地將各種揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)氧化降解為CO2、H2O、NO3-等無味的無機(jī)小分子或離子，達(dá)到消除降解,同時具有破壞細(xì)菌的細(xì)胞膜及固化固定病毒的蛋白質(zhì)，達(dá)到控制微生物繁殖的效果，不僅如此，光催化反應(yīng)對農(nóng)藥、表面活性劑等也具有很好的降解效果，二氧化鈦可將敵敵畏、硫磷等農(nóng)藥完全光降解為PO43-。但單獨使用二氧化鈦，冰箱內(nèi)紫外光強(qiáng)度低，光催化活性差，僅對材料周圍的氣味和細(xì)菌具有清除作用等缺點不適用與冰箱內(nèi)部全方位的殺菌、除異味，且光觸媒具有較高的比表面積，在介質(zhì)中分散帶來回收困難的問題，而二氧化鈦顆粒物本身就是污染源。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術(shù)問題為：現(xiàn)有光觸媒材料用于冰箱殺菌時不能全方位殺菌、除異味，回收困難及二次污染等問題。本發(fā)明解決技術(shù)問題的技術(shù)方案為：提供一種殺菌、除味功能復(fù)合材料及其制備和使用方法。本發(fā)明提供一種殺菌、除味功能復(fù)合材料，其組成包括：按重量份數(shù)計，活性炭材料50～80份，納米氧化鋅20～50份，硬脂酸0.4～1.5份。優(yōu)選的，上述殺菌、除味功能復(fù)合材料，其組成包括：按重量份數(shù)計，活性炭材料60～75份，納米氧化鋅25～40份，硬脂酸0.4～1.0份。其中，上述殺菌、除味功能復(fù)合材料中，所述的活性炭材料為顆粒狀活性炭、柱狀活性炭或活性炭纖維中的至少一種。優(yōu)選的，當(dāng)活性炭材料為活性炭纖維時,選擇聚丙烯腈基活性炭纖維布或粘膠纖維基活性炭纖維布中的任意一種。其中，上述殺菌、除味功能復(fù)合材料中，所述活性炭材料的比表面積為800～1500m2/g，微孔比例為30～50％，中孔比例為30～40％。其中，上述殺菌、除味功能復(fù)合材料中，所述的微孔是指粒徑≤2nm的孔，所述的中孔為粒徑2～50nm的孔。其中，上述殺菌、除味功能復(fù)合材料中，所述納米氧化鋅為六方纖鋅礦晶型結(jié)構(gòu)，粒徑為20～80nm。其中，上述殺菌、除味功能復(fù)合材料中，所述納米氧化鋅的制備方法為：將硝酸鋅和尿素配制成混合溶液，放入90～95℃恒溫水浴中攪拌3～4小時，反應(yīng)結(jié)束后，將得到的沉淀離心分離，用去離子水洗滌、干燥得前驅(qū)體，再將前驅(qū)體于350～360℃煅燒l～1.5小時，得到納米氧化鋅。進(jìn)一步的，上述殺菌、除味功能復(fù)合材料中，所述的硝酸鋅和尿素按物質(zhì)的量比1.5～2﹕1。本發(fā)明還提供一種上述殺菌、除味功能復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：a、將納米氧化鋅粉末與分散劑混合均勻后，加入硬脂酸，攪拌1～1.5小時，得到懸浮液；b、將活性炭材料置于60～70℃烘箱內(nèi)干燥10～12小時進(jìn)行預(yù)處理；c、將步驟b中預(yù)處理后的活性炭完全浸入到步驟a所得的懸浮液中，浸漬1～3分鐘后勻速提拉，放入60～70℃干燥箱內(nèi)烘干20～24小時，制得冰箱用殺菌、除味功能復(fù)合材料。其中，上述殺菌、除味功能復(fù)合材料的制備方法中，步驟a中所述的分散劑為乙二醇或無水乙醇。其中，上述殺菌、除味功能復(fù)合材料的制備方法中，步驟a中所述分散劑的加入量為：每克氧化鋅中加入20～50ml分散劑。其中，上述殺菌、除味功能復(fù)合材料的制備方法中，步驟a中所述的乙二醇或無水乙醇濃度為≥99wt％。本發(fā)明還提供一種上述殺菌、除味功能復(fù)合材料的使用方法，用于制備成冰箱的前置過濾網(wǎng)，蜂窩狀泡沫材料或后置過濾網(wǎng)。本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明提供了一種殺菌、除味功能復(fù)合材料及其制備方法，該材料可以有效對冰箱內(nèi)空間起到殺菌、除味、保鮮的作用，吸附材料活性炭能吸附冰箱空氣中大多數(shù)異味氣體、細(xì)菌、粉塵顆粒等污染物起到凈化空氣；光觸媒納米氧化鋅材料通過光催化反應(yīng)有效的殺滅細(xì)菌、分解異味氣體，對吸附材料進(jìn)行再生自清潔。本發(fā)明的復(fù)合材料通過吸附和光催化協(xié)同作用，可以有效的殺滅冰箱內(nèi)部大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等細(xì)菌，有效去除甲硫醇、三甲胺等異味氣體，做到360°無死角凈化效果，延長食物儲存時間，達(dá)到保鮮目的。具體實施方式本發(fā)明提供了一種殺菌、除味功能復(fù)合材料，其組成包括：按重量份數(shù)計，活性炭材料50～80份，納米氧化鋅20～50份，硬脂酸0.4～1.5份。優(yōu)選的，上述殺菌、除味功能復(fù)合材料，其組成包括：按重量份數(shù)計，活性炭材料60～75份，納米氧化鋅25～40份，硬脂酸0.4～1.0份。其中，上述殺菌、除味功能復(fù)合材料中，所述的活性炭材料為顆粒狀活性炭、柱狀活性炭或活性炭纖維中的至少一種。優(yōu)選的，所述的活性炭纖維為聚丙烯腈基活性炭纖維布或粘膠纖維基活性炭纖維布中的任意一種。其中，為了提高上述復(fù)合材料的吸附效果，所述活性炭材料的比表面積為800～1500m2/g，微孔比例為30～50％，中孔比例為30～40％。其中，上述殺菌、除味功能復(fù)合材料中，為了增強(qiáng)納米氧化鋅的抗菌功能，本發(fā)明所述的納米氧化鋅為六方纖鋅礦晶型結(jié)構(gòu)，粒徑為20～80nm。其中，上述殺菌、除味功能復(fù)合材料中，所述納米氧化鋅的制備方法為：將硝酸鋅和尿素配制成混合溶液，放入90～95℃恒溫水浴中攪拌3～4小時，反應(yīng)結(jié)束后，將得到的沉淀離心分離，用去離子水洗滌、干燥得前驅(qū)體，再將前驅(qū)體于350～360℃煅燒l～1.5小時，得到納米氧化鋅。進(jìn)一步的，上述殺菌、除味功能復(fù)合材料中，所述的硝酸鋅和尿素按物質(zhì)的量比1.5～2﹕1。采用上述均勻沉淀法制備出的納米氧化鋅顆粒尺寸更小、粒徑更均勻、分散性更好、純度更高，而且對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌等具有更好的抑制作用；并且，采用均勻沉淀法更適用于工業(yè)化生產(chǎn)。因此，本發(fā)明的氧化鋅采用上述方法制備得到。本發(fā)明主要通過復(fù)合材料的吸附和光催化協(xié)同作用來實現(xiàn)殺菌、除味功能，吸附材料活性炭能有效吸附、富集冰箱內(nèi)的異味氣體分子、細(xì)菌，除味的同時促進(jìn)異味氣體、細(xì)菌與光觸媒接觸，為光催化殺菌、降解異味氣體提供高濃度環(huán)境，提高反應(yīng)速率；光觸媒納米氧化鋅粉末通過降解異味氣體，實現(xiàn)吸附材料的再生自清潔，延長材料使用周期。本發(fā)明的復(fù)合材料通過相互配合、協(xié)同殺菌除味，能有效的殺滅冰箱內(nèi)部大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等細(xì)菌，有效去除甲硫醇、三甲胺等異味氣體，延長食物儲存時間，達(dá)到保鮮、凈化目的。本發(fā)明還提供一種上述殺菌、除味功能復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：a、將納米氧化鋅粉末與分散劑混合均勻后，加入硬脂酸，攪拌1～1.5小時，得到懸浮液；b、將活性炭材料置于60～70℃烘箱內(nèi)干燥10～12小時進(jìn)行預(yù)處理；c、將步驟b中預(yù)處理后的活性炭完全浸入到步驟a所得的懸浮液中，浸漬1～3分鐘后勻速提拉，放入60～70℃干燥箱內(nèi)烘干20～24小時，制得冰箱用殺菌、除味功能復(fù)合材料。其中，上述殺菌、除味功能復(fù)合材料的制備方法中，步驟a中所述的分散劑為乙二醇或無水乙醇，所述分散劑的加入量為：每克氧化鋅中加入20～50ml分散劑。其中，上述殺菌、除味功能復(fù)合材料的制備方法中，步驟a中所述的乙二醇或無水乙醇濃度為≥99wt％。其中，上述殺菌、除味功能復(fù)合材料的制備方法中，步驟c中所述勻速提拉是指，提拉時緩慢勻速，以使負(fù)載在活性炭上的納米氧化鋅盡量均勻，提拉的速度不做限定，一般以活性炭表面都負(fù)載上納米氧化鋅為準(zhǔn)。冰箱在長期使用過程中，冰箱內(nèi)空氣中彌漫著一些細(xì)菌，活性炭吸附能力強(qiáng)，可以除味，但無殺菌能力，氧化鋅殺菌能力強(qiáng)，但無吸附能力，單獨采用兩種物質(zhì)時，除味、殺菌效果都不好，當(dāng)采用本發(fā)明的制備方法制備后，納米氧化鋅負(fù)載在活性炭表面，活性炭將空氣中細(xì)菌吸附牢牢吸附在表面，為氧化鋅提供殺菌的場所和充分的接觸條件，除味、殺菌效果都大大增強(qiáng)。本發(fā)明還提供一種上述殺菌、除味功能復(fù)合材料的使用方法，用于制備成冰箱的前置過濾網(wǎng)，蜂窩狀泡沫材料或后置過濾網(wǎng)。下面通過實施例對本發(fā)明的具體實施方式做進(jìn)一步的解釋說明，但不表示將保護(hù)范圍限制到實施例所述范圍內(nèi)。實施例中所述的納米氧化鋅由下述方法制備得到：實施例中的硬脂酸等為普通市售產(chǎn)品。實施例1用本發(fā)明方法制備復(fù)合材料納米氧化鋅的制備：將硝酸鋅和尿素按照摩爾比2﹕1配制成混合溶液，放入95℃恒溫水浴中攪伴4小時，反應(yīng)結(jié)束后，將得到的沉淀離心分離，用去離子水洗滌、干燥得前驅(qū)體。最后將前驅(qū)體于350℃煅燒lh，得到納米氧化鋅粉體。復(fù)合材料的制備：將35克氧化鋅粉體與乙二醇溶液混合，將0.8克表面活性劑硬脂酸加入其中并攪拌1小時，制得懸浮液，將65克顆粒狀活性炭置于60℃烘箱內(nèi)干燥12小時，然后采用浸漬-提拉法進(jìn)行負(fù)載，將預(yù)處理的活性炭完全浸入到懸浮液中，浸漬1分鐘后緩慢勻速提拉，放入60℃干燥箱內(nèi)烘干24小時，制得冰箱用殺菌、除味功能復(fù)合材料1。實施例2用本發(fā)明方法制備復(fù)合材料納米氧化鋅的制備：將硝酸鋅和尿素按照摩爾比2﹕1配制成混合溶液，放入95℃恒溫水浴中攪伴4小時，反應(yīng)結(jié)束后，將得到的沉淀離心分離，用去離子水洗滌、干燥得前驅(qū)體。最后將前驅(qū)體于350℃煅燒lh，得到納米氧化鋅粉體。復(fù)合材料的制備：將30克氧化鋅粉體與乙二醇溶液混合，將0.8克表面活性劑硬脂酸加入其中并攪拌1小時，制得懸浮液，將70克顆粒狀活性炭置于60℃烘箱內(nèi)干燥12小時進(jìn)行預(yù)處理，然后采用浸漬-提拉法進(jìn)行負(fù)載，將預(yù)處理的活性炭完全浸入到懸浮液中，浸漬1分鐘后緩慢勻速提拉，放入60℃干燥箱內(nèi)烘干24小時，制得冰箱用殺菌、除味功能復(fù)合材料2。對比例1不加入活性炭制備復(fù)合材料實施例1復(fù)合材料的制備過程中，將65克顆粒狀活性炭替換成等量的納米氧化鋅，其余步驟同實施例1。對比例2不加入納米氧化鋅制備復(fù)合材料實施例1復(fù)合材料的制備過程中，將35克納米氧化鋅替換成等量的顆粒狀活性炭，其余步驟同實施例1。將實施例和對比例中制備得到的復(fù)合材料進(jìn)行性能測試，測試方法為：除味功能按照國標(biāo)GB21551.4-2010《家用和類似用途電器的抗菌、除菌、凈化功能電冰箱的特殊要求》進(jìn)行測試；殺菌功能按照國標(biāo)GB21551.2-2010《家用和類似用途電器的抗菌、除菌、凈化功能抗菌材料的特殊要求》中吸收法檢測材料抗細(xì)菌性能及評價效果執(zhí)行，測定結(jié)果如下表1所示。表1.殺菌、除味性能測試結(jié)果測試項目實施例1實施例2對比例1對比例2甲硫醇吸附率(％)9598580三甲胺吸附率(％)9697882大腸桿菌抗菌率(％)9893854金黃色葡萄球菌抗菌率(％)9995805從實施例和對比例結(jié)果可知，采用本發(fā)明中的復(fù)合材料，通過合理控制配方中各組分的比例和成分，得到了一種具有高效殺菌、除味功能復(fù)合材料，該方法操作簡單。當(dāng)對比例1和對比例2的材料，超出了本發(fā)明的范圍時，所得產(chǎn)品的抗菌、除味性能達(dá)不到GB21551.2-2010及GB21551.4-2010要求。當(dāng)前第1頁1 2 3