二氧化鈦光催化劑組合物及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】一種包括鋅（Zn）摻雜的二氧化鈦(TiO2)納米顆粒的光催化劑組合物，其中二氧化鈦納米顆粒和鋅的比例為約5-約150。所述光催化劑組合物吸收約200納米-約500納米波長(zhǎng)范圍內(nèi)的電磁輻射，且對(duì)波長(zhǎng)大于約450納米的光的吸收度低于對(duì)波長(zhǎng)小于約350納米的光的吸收度的50%。還提供一種用于處理或防止植物中微生物疾病和感染的方法，以及一種增加植物的農(nóng)作物產(chǎn)量的方法，其包括將本文教導(dǎo)的光催化劑組合物應(yīng)用至植物表面。還提供一種用于處理表面上微生物疾病的方法，其包括將本文教導(dǎo)的光催化劑組合物應(yīng)用至用人造光照明的表面。
【專利說(shuō)明】二氧化鈦光催化劑組合物及其應(yīng)用
領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及包括二氧化鈦(TiO2)納米顆粒的新型光催化劑組合物，其可用于處理微生物疾病，更具體的，植物中的微生物疾病。背景[0002]在過(guò)去的幾十年中，材料性能的開(kāi)發(fā)和探索導(dǎo)致認(rèn)識(shí)了結(jié)晶金屬氧化物如TiO2的光催化劑性質(zhì)。在這個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)投入了很多力量進(jìn)行研究，從而得到了很多潛在應(yīng)用如傳感器，光催化劑，和光伏。這種材料的性質(zhì)取決于它們的化學(xué)組成，尺寸和形狀。更具體的，當(dāng)該材料的粒度減小時(shí)，因?yàn)楸砻娣e大量增加，可展現(xiàn)新的物理和化學(xué)性質(zhì)。但是，如陳(Chen)等在TiO2顆粒的合成方法和物理化學(xué)的全面綜述所討論的(《化學(xué)評(píng)論》(ChemicalReviews)卷107，第2891-2959頁(yè)，2007年)，物理性質(zhì)和光催化活性之間的關(guān)系是很復(fù)雜的，且優(yōu)化的條件和結(jié)構(gòu)可隨具體情況而變化。
[0003]在發(fā)現(xiàn)TiO2的光催化一些年之后，研究表明TiO2在紫外(UV)輻射(387納米)下輻照60-120分鐘后,可用作光活性抗微生物涂層；該涂層能對(duì)大腸桿菌(Escherichia coli)和嗜酸乳桿菌(Lactobacillus acidophilus)有高效的殺菌作用(松永等人，F(xiàn)EMS微生物快報(bào)(FEMS Microbiology Letters),第29卷,第211-214頁(yè)，1985)。后續(xù)的工作導(dǎo)致開(kāi)發(fā)了納米級(jí)的TiO2制劑，其對(duì)大量細(xì)菌、真菌和病毒組織都有抑制作用(例如，次郎(Tsuang)等，人造器官(Articial Organs),卷32,第167-174頁(yè),2008年，以及喬(Choi )等,角矯正醫(yī)師(Angle Orthodontist),卷79，第528-532頁(yè)，2009年)，包括那些存在于表面時(shí)會(huì)增加醫(yī)院獲得性感染風(fēng)險(xiǎn)的組織(S.J當(dāng)斯(Dancer, S.J.),柳葉刀感染病(Lancet infectionsDiseases)，卷8，第101-113頁(yè)，2008年)。因此，當(dāng)需要在無(wú)生命物體表面減少微生物污染時(shí)，可在該表面上應(yīng)用納米級(jí)的TiO2涂層，隨后進(jìn)行UV輻射。
[0004]最近，有幾篇報(bào)道表明TiO2可應(yīng)用至植物上以提供某些好處?？ㄍ?Kawai)提出來(lái)自TiO2制劑應(yīng)用的光催化氧化效應(yīng)降解有機(jī)材料，并由此增加在樹(shù)葉表面局部的CO2濃度，導(dǎo)致植物的糖含量增加，并且還通過(guò)氧化植物脂質(zhì)誘發(fā)能減少致病性微生物的內(nèi)源性植物防御機(jī)制，從而在至少某些植物中創(chuàng)建殺菌環(huán)境(美國(guó)專利6，589，912)。據(jù)報(bào)道，平均粒度為30納米的市售光催化納米級(jí)TiO2可以加速開(kāi)花和結(jié)果，并減少某些疾病的發(fā)生(日本專利2006-632721)。另一課題組也報(bào)道了平均粒度為30納米的光催化納米級(jí)TiO2可以降低黃瓜葉中兩種細(xì)菌的疾病程度,還可增加光合作用速率(張(Zhang)等，Nanoscience,卷12(I),第 1-6 頁(yè)，2007 年；張(Zhang)等，Journal of Inorganic Materials,卷 23 (I),第55-60 頁(yè)，2008 年;崔(Cui)等，NST1-Nanotech,卷 2，第 286-289 頁(yè)，2009 年)。
[0005]納米級(jí)TiO2可以吸收UV范圍內(nèi)的光，但對(duì)可見(jiàn)光范圍的光的吸收度很少；這個(gè)特征使它在防護(hù)UV損壞是有幫助的應(yīng)用中成為一種有用的組分。但是，在某些應(yīng)用中，優(yōu)選的需要取得在更長(zhǎng)波長(zhǎng)的光的光催化效應(yīng)。例如，室內(nèi)光一般具有最低的UV能量，這顯著減少納米級(jí)TiO2展現(xiàn)光催化的能力。類似的，在農(nóng)業(yè)應(yīng)用中，更高的光催化效率可降低應(yīng)用比率和成本，且通過(guò)增加光催化劑中俘獲的可用太陽(yáng)輻射的比例會(huì)帶來(lái)多重好處。因此，提高在更高波長(zhǎng)的吸收度將使更多應(yīng)用受益于光催化效應(yīng)。[0006]許多年的研究已顯示TiO2的吸收光譜可通過(guò)引入改變其晶體晶格結(jié)構(gòu)的摻雜劑來(lái)改變。一篇最新的報(bào)道表明其吸收光譜可延伸至整個(gè)可見(jiàn)光區(qū)，以制備一種人眼看來(lái)是黑色的材料(陳(Chen)等，Science Xpress,第1-10頁(yè),2011年I月20日在線出版，Science.1200448)。但是，這么寬的吸收光譜并不是植物應(yīng)用所需的，因?yàn)樗鼈兛刻?yáng)輻射來(lái)進(jìn)行光合作用。
[0007]植物的光合作用效率在整個(gè)電磁譜范圍都是不同的。提供某一光合作用速率所需的具有給定能力或波長(zhǎng)的光子的數(shù)量是可以測(cè)量的，且當(dāng)在一個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)確定時(shí)，就可以獲得作用光譜。對(duì)于各種植物物種，已經(jīng)報(bào)道了在多種單色光下的具體作用光譜。已報(bào)道了高等植物33個(gè)物種的作用光譜的系統(tǒng)研究(伊那達(dá)(Inada，K.)，Plant and CellPhysiology,卷17，第355-365頁(yè)，1976年)。感興趣的發(fā)現(xiàn)是所有草本植物的作用光譜基本相似，在500-680納米范圍內(nèi)有一個(gè)高和寬的峰，它的峰肩更低和更窄，延伸至約435納米，波長(zhǎng)更短時(shí)則快速下降。草本植物的作用光譜也類似，但在435納米初峰肩的尺寸比木本植物的更小。
[0008]因此，有需要開(kāi)發(fā)一種能有效吸收波長(zhǎng)低于約450納米的電磁能量的高效光催化材料。優(yōu)化的光催化莊家保護(hù)劑和增產(chǎn)劑的其他要求包括低成本、豐富的原料，易于合成和應(yīng)用，以及尤其是低環(huán)境毒性，并因此任意包含所述劑的材料都有好的安全性。
內(nèi)容
[0009]本發(fā)明涉及包括摻雜二氧化鈦(TiO2)納米顆粒的光催化劑組合物，其可用于處理和防止微生物疾病和感染，更具體的，植物中的微生物疾病和感染。
[0010]在一實(shí)施方式中，本發(fā)明提供一種包括鋅(Zn)摻雜的二氧化鈦(TiO2)納米顆粒的光催化劑組合物，且二氧化鈦和鋅的比例為約5-約150。
[0011]該光催化劑組合物還可包括二氧化硅(SiO2)。二氧化鈦和二氧化硅的比例為約1-約 500。
[0012]所述二氧化鈦納米顆粒的平均粒度優(yōu)選的為約2納米-約20納米。
[0013]所述光催化劑組合物吸收約200納米-約500納米波長(zhǎng)范圍內(nèi)的電磁輻射，且對(duì)波長(zhǎng)大于約450納米的光的吸收度低于對(duì)波長(zhǎng)小于約350納米的光吸收度的50%。
[0014]此外，本發(fā)明提供一種用于防止或處理植物中微生物疾病和感染的方法，其包括將本文教導(dǎo)的光催化劑組合物應(yīng)用至植物表面。本發(fā)明還提供一種用于植物農(nóng)作物保護(hù)和增產(chǎn)的方法，其包括將本文教導(dǎo)的光催化劑組合物應(yīng)用至植物表面。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明
[0015]圖1是各種TiO2組合物俘獲太陽(yáng)能的圖像顯示。
[0016]圖2是各種TiO2組合物在354納米輻照下的光催化活性的圖像顯示。
[0017]圖3顯示使用UV-A光時(shí)，用各種TiO2組合物處理的表面對(duì)穿孔瘡痂病菌(Xanthomonas perforans)的光催化殺滅。
[0018]圖4顯示在陽(yáng)光下各種TiO2組合物防止/減少每株植物葉斑病病變數(shù)目的效率。
[0019]圖5顯示陽(yáng)光下用于控制橄欖結(jié)的選定處理的效率。
[0020]圖6顯示了陽(yáng)光下各種TiO2組合物對(duì)白粉病的真菌病因試劑耳單絲殼(Sphaerotheca fuliginea)/黃瓜白斑病菌(Erysiphe cichoracearum)分生孢子發(fā)展的影響。 發(fā)明詳述
[0021]本發(fā)明提供改性的光催化劑組合物，能滿足對(duì)廣泛用于植物的光催化產(chǎn)品的要求，且表明其優(yōu)于未改性的納米級(jí)Ti02。此外，還評(píng)估了適當(dāng)?shù)膽?yīng)用比率。所述組合物能防止番茄植物的黑色葉斑病，增加商品果實(shí)的產(chǎn)率，減少哈密瓜上白粉病分生孢子的形成，以及保護(hù)橄欖植物以免其長(zhǎng)微生物誘導(dǎo)的腫瘤。所述組合物只包括表征清楚和安全的材料，且可用普通的噴灑設(shè)備方便的應(yīng)用到田間。本發(fā)明實(shí)施的改進(jìn)使得包括室內(nèi)人工照明的低UV輻射環(huán)境也能享受光催化活性的好處。
[0022]本發(fā)明涉及包括鋅(Zn)摻雜二氧化鈦(TiO2)納米顆粒的光催化劑組合物，其可用于處理和防止微生物疾病和感染，更具體的，植物中的微生物疾病。
[0023]在一實(shí)施方式中，本發(fā)明提供一種包括鋅(Zn)摻雜的二氧化鈦(TiO2)納米顆粒的光催化劑組合物，二氧化鈦和鋅的比例為約5-約150。二氧化鈦和鋅的比例優(yōu)選的為約40-約 100。
[0024]該光催化劑組合物還可包括二氧化硅(SiO2)。二氧化鈦和二氧化硅的比例為約1-約500，優(yōu)選的約3-約20。
[0025]所述二氧化鈦納米顆粒的平均粒度優(yōu)選的為約2納米-約20納米。
[0026]本發(fā)明的一具體優(yōu)選的實(shí)施方式提供一種光催化劑組合物，其包括:
(A)約5000-約8000ppm的二氧化鈦，
(B)約50-約IOOppm的鋅，以及
(C)約500-約IOOOppm的二氧化硅。
[0027]所述光催化劑組合物吸收約200納米-約500納米波長(zhǎng)范圍內(nèi)的電磁輻射，且對(duì)波長(zhǎng)大于約450納米的光的吸收度低于對(duì)波長(zhǎng)小于約350納米的光吸收度的50%。
[0028]本發(fā)明的另一實(shí)施方式提供一種用于處理或防止植物中微生物疾病和感染的方法，其包括將包括鋅(Zn)摻雜的二氧化鈦(TiO2)納米顆粒、二氧化鈦和鋅的比例為約5-約150的光催化劑組合物應(yīng)用至植物表面。
[0029]可用于處理的植物的示例包括，但不限于:農(nóng)作物植物，包括草本和木本農(nóng)作物植物例如番茄植物，黃瓜植物，柑橘屬植物，橄欖和其他核果植物，蘋(píng)果和其他仁果類植物，堅(jiān)果植物，和觀賞植物。
[0030]微生物疾病的示例包括，但不限于:葉斑病，橄欖結(jié)，火疫病，胡桃疫病，櫻桃潰瘍和白粉病。
[0031]本發(fā)明還提供一種用于增加植物的農(nóng)作物產(chǎn)量的方法，其包括將包括鋅(Zn)摻雜的二氧化鈦(TiO2)納米顆粒、二氧化鈦和鋅的比例為約5-約150的光催化劑組合物應(yīng)用至植物表面。
[0032]本發(fā)明還提供一種用于防止或處理表面上微生物疾病或感染的方法，其包括將包括鋅(Zn)摻雜的二氧化鈦(TiO2)納米顆粒、二氧化鈦和鋅的比例為約5-約150的光催化劑組合物應(yīng)用至用人造光照明的表面。本文所使用的“表面”指無(wú)生命物體或包括植物的有生命物體。
[0033]此外，本發(fā)明提供一種用于防止或處理植物中微生物疾病和感染的方法，其包括將包括至少一種摻雜劑的二氧化鈦(TiO2)納米顆粒光催化劑組合物應(yīng)用至植物的表面，其中所述摻雜劑的添加增加了對(duì)約200納米-500納米范圍的光的吸收度，且其中對(duì)波長(zhǎng)大于約450納米的光的吸收度低于對(duì)波長(zhǎng)小于約350納米的光吸收度的50%。優(yōu)選的，所述摻雜劑的添加增加了對(duì)約350納米-450納米范圍的光的吸收度?？捎糜谒龉獯呋瘎┙M合物的摻雜劑選自下組:Ag、Zn、S1、C、N、S、Fe、Mo、Ru、Cu、Os、Re、Rh、Sn、Pt、L1、Na、K、及其組合。特別優(yōu)選的摻雜劑是Zn、S1、和Ag。
[0034]此外，本發(fā)明提供一種光催化劑組合物，所述光催化劑組合物吸收約200納米-約500納米波長(zhǎng)范圍內(nèi)的電磁輻射，且對(duì)波長(zhǎng)大于約450納米的光的吸收度低于對(duì)波長(zhǎng)小于約350納米的光吸收度的50%。所述組合物包括用至少一種摻雜劑摻雜的二氧化鈦納米顆粒，其中所述摻雜劑打亂所述二氧化鈦納米顆粒的晶體晶格結(jié)構(gòu)，并由此改變所述組合物的吸收光譜。
[0035]本發(fā)明提供光催化材料，所述光催化材料在所選的基本上不干涉光合作用的波長(zhǎng)范圍內(nèi)可吸收更高比例的可用電磁能量。但是，應(yīng)理解本發(fā)明的應(yīng)用不限于農(nóng)業(yè)應(yīng)用，因?yàn)閷?duì)波長(zhǎng)低于500納米的光能應(yīng)用的改進(jìn)可為各種環(huán)境帶來(lái)好處。本發(fā)明不限于光催化好處的任意具體的理論或機(jī)制，因?yàn)楣獯呋赏ㄟ^(guò)多種機(jī)制提供好處，且我們沒(méi)有將本發(fā)明限制于某一具體的組合物或某一類型的光催化劑。此外，用于制造這種材料的合成方法也可以變化，且我們沒(méi)有將本發(fā)明限制于某一具體的制造模式。
[0036]此外，雖然這里給出的示例都是基于TiO2的，但各種其他光催化劑如Fe2O3也可進(jìn)行類似的優(yōu)化，如可包含不同水平的SnO2，且本發(fā)明中考慮了其他光催化劑。本發(fā)明通過(guò)使用將本發(fā)明的制劑分散在水中以方便的應(yīng)用至各種表面來(lái)闡述，但本發(fā)明的考慮的制劑還可在其他溶劑中分散，也可使用著色劑，分散劑、載體和兩性試劑來(lái)促進(jìn)在選定環(huán)境中方便或均一的應(yīng)用。
[0037]除非在工作實(shí)施例中或者另有說(shuō)明，本文使用的表示成分用量的所有數(shù)字應(yīng)理解為在所有情況中都用詞“約”修飾。
[0038]如本文所用，術(shù)語(yǔ)“至少一種”表示一種或多種，因而包括單個(gè)組分以及混合物/組合。
[0039]如本文所用，術(shù)語(yǔ)“包含”(及其語(yǔ)法變形)表示具“有”或者“包括”的包容性，且不是排他性的“只包括”。
[0040]本文中所用術(shù)語(yǔ)“一種”和“該”包括復(fù)數(shù)形式和單數(shù)形式。
[0041]如本文所使用，術(shù)語(yǔ)“摻雜的”或“摻雜”應(yīng)理解為包括將一種或更多種雜質(zhì)(如摻雜劑，摻雜試劑)引入一種材料，目的是改性所述材料的性質(zhì)。
[0042]術(shù)語(yǔ)“處理(treatment)”和“處理(treating)”包括減少事先存在的微生物疾病或感染。
[0043]術(shù)語(yǔ)“防止(prevention)”和“防止(prophylaxis)”包括在個(gè)體或群體中的疾病或感染的發(fā)生或嚴(yán)重程度減少。
[0044]通過(guò)下面的實(shí)施例，將進(jìn)一步理解本發(fā)明，這些實(shí)施例用于闡述但不用于限定本發(fā)明。
實(shí)施例
實(shí)施例1:
[0045]在350納米-500納米的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，比較了納米級(jí)TiO2與用2種不同鋅水平和SiO2摻雜的TiO2的吸收特征。通過(guò)改進(jìn)的溶膠-凝膠法制備納米顆粒組合物，以制備包含平均尺寸為6-7納米的銳鈦礦TiO2納米顆粒的制劑。包含鋅作為摻雜劑以提供低鋅含量(0.125%，相對(duì)于TiO2)或高鋅含量(1.25%，相對(duì)于TiO2)。當(dāng)SiO2是一種附加摻雜劑時(shí)，它以10% (相對(duì)于TiO2)的數(shù)量存在。干燥所述制劑，且用標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)得粉末的擴(kuò)散反射光譜(DRS)0顯示了從ASTM G173-03標(biāo)準(zhǔn)獲得的在光譜范圍的太陽(yáng)輻射(半球，37度傾斜)作為參考。(見(jiàn)圖1)。
[0046]檢查后明顯的發(fā)現(xiàn)，在光譜的近UV區(qū)和紫外區(qū)，用雜原子摻雜的TiO2吸收比類似的但未摻雜的TiO2更強(qiáng)。在400-450納米的區(qū)域內(nèi)，摻雜的制劑吸收多于25-35百分?jǐn)?shù)的可用能量，太陽(yáng)輻射在該區(qū)域相對(duì)較高，但仍然在植物的主要光合作用光譜之外。
實(shí)施例2:UV照明下，用Zn和SiO2摻雜的各種TiOi制劑的光催化活性。
[0047]在標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)中測(cè)試了實(shí)施例1中所述的4種制劑的光催化活性。將每種制劑以大約8000ppm的濃度懸浮于水中，并用自動(dòng)化高體積低壓噴霧器應(yīng)用至一玻璃面板，然后干燥24小時(shí)。這些面板都連接至玻璃管形成容器，在容器中放入30毫升的甲基藍(lán)水溶液，濃度為在664納米下的光密度為2.3。用玻璃面板覆蓋所述管，并經(jīng)受提供354納米紫外照明的燈(GE零件號(hào)F18T8/BLB)的照明，能量密度為大約0.5mW/cm2。該燈不提供波長(zhǎng)低于300納米和大于400納米的光。在48小時(shí)的時(shí)段內(nèi)監(jiān)控每一樣品中甲基藍(lán)溶液的光密度，結(jié)果如圖2所示。
[0048]圖2顯示納米涂層導(dǎo)致光密度下降，這是由有機(jī)染料甲基藍(lán)的光催化降解引起的。具有更高數(shù)量摻雜劑的涂層具有最快的下降，與它在UV范圍內(nèi)(354納米)對(duì)來(lái)自燈的光更大的吸收度是相一致的。
實(shí)施例3:可見(jiàn)光照明下，用Zn和SiO2摻雜的各種TiO2制劑的光催化活件。
[0049]在第二系統(tǒng)中測(cè)試了實(shí)施例1中所述的4種制劑的光催化活性，其中實(shí)驗(yàn)用的照明變成更加緊密模擬的相關(guān)照明如日光或室內(nèi)光，它們?cè)谑褂米贤饽芰康膶?shí)施例2中是沒(méi)有的。此外，對(duì)于該實(shí)施例所述納米顆粒制劑是在20mM的pH7.2的磷酸鹽緩沖溶液中作為膠體懸浮液而不是靜態(tài)的表面來(lái)評(píng)估的。實(shí)驗(yàn)是在96孔板形式上執(zhí)行的，其中每個(gè)孔都包含甲基藍(lán)(觀察到的OD655范圍為0.05-0.5)和納米顆粒制劑或適當(dāng)?shù)膶?duì)照，且最終體積為200微升。用來(lái)自喜萬(wàn)年格羅魯斯(Sylvania Gro-Lux)的兩燈(型號(hào)，F(xiàn)20T12GR0/AQ)照明所述板，距離為20厘米。這些燈在低于400納米時(shí)只發(fā)射總發(fā)射能量的2%，在380-500納米之間則發(fā)射總發(fā)射能量的約36%，峰值在436納米(參見(jiàn)，技術(shù)信息簡(jiǎn)報(bào)“喜萬(wàn)年(Sylvania)突光燈的光譜功率分布”，歐司朗喜萬(wàn)年(Osram Sylvania) , www.sylvania.com)。
[0050]用已知分析技術(shù)ICP-AES (電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法)獨(dú)立的確認(rèn)在該實(shí)施例中測(cè)試的4種制劑的組成，表明它們?nèi)鐚?shí)施例1所述，具有相同的TiO2含量，但Si和Zn的組成不同。將所述納米顆粒制劑在緩沖溶液中稀釋至每種制劑的二氧化鈦?zhàn)罱K濃度為75ppm，每種制劑都有20個(gè)重復(fù)的孔。在黑暗中短暫的平衡后，將每一板暴露于照明之下，同時(shí)搖晃，然后用美谷分子儀器(Molecular Devices)的SpectraMax Plus光譜儀多次測(cè)量655納米處的光密度。測(cè)量因?yàn)槊糠N制劑而觀察到的光密度的線性下降，得到表I所總結(jié)的速率:
表1:
【權(quán)利要求】
1. 一種光催化劑組合物，所述光催化劑組合物包括鋅(Zn)摻雜的二氧化鈦(TiO2)納米顆粒，二氧化鈦和鋅的比例為約5-約150。
2.如權(quán)利要求1所述的光催化劑組合物，其特征在于，所述二氧化鈦納米顆粒的平均粒度為約2納米-約20納米。
3.一種光催化劑組合物，所述光催化劑組合物包括鋅(Zn)摻雜的二氧化鈦(TiO2)納米顆粒，以及二氧化硅(SiO2)，二氧化鈦和鋅的比例為約5-約150，以及二氧化鈦和二氧化硅的比例為約1-約500。
4.如權(quán)利要求3所述的光催化劑組合物，其特征在于，所述二氧化鈦和二氧化硅的比例為約3-約20。
5.如權(quán)利要求3所述的光催化劑組合物，其特征在于，所述二氧化鈦納米顆粒的平均粒度為約2納米-約20納米。
6.如權(quán)利要求3所述的光催化劑組合物，其特征在于，所述組合物包括: (A)約5000-約8000ppm的二氧化鈦， (B)約50-約IOOppm的鋅，以及 (C)約500-約1000ppm的二氧化硅。
7.一種用于處理或防止農(nóng)作物或觀賞植物中微生物疾病和感染的方法，其包括:將包括鋅摻雜的二氧化鈦納米顆粒、且二氧化鈦和鋅的比例為約5-約150的光催化劑組合物應(yīng)用至農(nóng)作物或觀賞植物的表面。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述二氧化鈦納米顆粒的平均粒度為約2納米-約20納米。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述光催化劑組合物還包括二氧化硅(SiO2)。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述二氧化鈦和二氧化硅的比例為約1-約.500。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述二氧化鈦和二氧化硅的比例為約3-約.20。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述二氧化鈦納米顆粒的平均粒度為約2納米-約20納米。
13.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述光催化劑組合物包括: (A)約5000-約8000ppm的二氧化鈦， (B)約50-約IOOppm的鋅，以及 (C)約500-約1000ppm的二氧化硅。
14.一種用于增加植物的農(nóng)作物產(chǎn)量的方法，其包括:將包括鋅(Zn)摻雜的二氧化鈦(TiO2)納米顆粒、二氧化鈦和鋅的比例為約5-約150的光催化劑組合物應(yīng)用至植物的表面。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述二氧化鈦納米顆粒的平均粒度為約2納米-約20納米。
16.—種用于處理或防止表面微生物感染的方法,其包括:將包括鋅(Zn)摻雜的二氧化鈦(TiO2)納米顆粒、二氧化鈦和鋅的比例為約5-約150的光催化劑組合物應(yīng)用至用人造光照明的表面。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述光催化劑組合物還包括二氧化硅，其中所述二氧化鈦和二氧化硅的比例為約1-約500。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述二氧化鈦和二氧化硅的比例為約3-約 20。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述二氧化鈦納米顆粒的平均粒度為約2納米-約20納米。
20.如權(quán)利要求17所述的光催化劑組合物，其特征在于，所述組合物包括: (A)約5000-約8000ppm的二氧化鈦， (B)約50-約100ppm的鋅，以及 (C)約500-約1000ppm的二氧化硅。
21.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述表面是非生命物體。
22.一種用于處理或防止植物中微生物疾病和感染的方法，其包括:將包括用至少一種摻雜劑摻雜的二氧化鈦(TiO2)納米顆粒的光催化劑組合物應(yīng)用至植物的表面，其中所述摻雜劑的添加增加了對(duì)約200納米-500納米范圍的光的吸收度，且其中對(duì)波長(zhǎng)大于約450納米的光的吸收度低于對(duì)波長(zhǎng)小于約350納米的光吸收度的50%。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述摻雜劑的添加增加了對(duì)約350納米-450納米范圍的光的吸收度。
24.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述至少一種摻雜劑選自下組:Ag、Zn、S1、C、N、S、Fe、Mo、Ru、Cu、Os、Re、Rh、Sn、Pt、L1、Na 和 K。
【文檔編號(hào)】B01J21/06GK103608108SQ201280030858
【公開(kāi)日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2012年5月3日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月4日
【發(fā)明者】斯圖爾特·本森·阿沃雷特, 德文·R·阿沃雷特 申請(qǐng)人:斯圖爾特·本森·阿沃雷特, 德文·R·阿沃雷特