具有抗菌效果的光催化材料、其制备方法与光催化构件技术

本发明专利技术公开了一种具有抗菌效果的光催化材料，包括多个光催化颗粒，每一个光催化颗粒包括一核心体以及一形成于核心体的表面上的外覆层，其中核心体为二氧化钛所构成，外覆层为二氧化铈与银所构成，而核心体与外覆层的重量比介于1:1至1:2之间，且在外覆层中二氧化铈所占的重量大于银所占的重量。本发明专利技术还公开了上述光催化材料的制备方法与应用上述光催化材料的光催化构件。

Photocatalytic material with antibacterial effect, preparation method and photocatalytic component thereof

The present invention discloses a photocatalytic material with an antibacterial effect, including a plurality of photocatalytic particles, each of the photocatalytic particles including a core and a coating on the surface of the core. The core is composed of titanium dioxide, the outer layer is composed of two cerium oxide and silver, and the core and the outer layer. The weight ratio is between 1:1 and 1:2, and the weight of two cerium in the outer coating is greater than that of silver. The invention also discloses a preparation method of the photocatalytic material and a photocatalytic component using the photocatalytic material.

【技术实现步骤摘要】
具有抗菌效果的光催化材料、其制备方法与光催化构件
本专利技术涉及一种光催化、其制备方法与应用，特别是涉及一种具有抗菌效果的光催化材料、其制备方法与光催化构件。
技术介绍
光催化就是经过光的照射，可以促进化学反应的物质。光催化擅长使用于光催化处理空气中低浓度的有害化学物质，且本身不会释出有害物质，因此也是极优异的环境净化用触媒。目前常用来作为光催化的物质有金属氧化物，其中二氧化钛(TiO2)因为具有强大的氧化能力、高化学稳定度及无毒等特性而最常被使用。所谓光催化处理程序的光分解机制，指的是通过紫外光或太阳光激发光催化，使光催化产生电子与空穴，以将吸附在其表面上的物质氧化，并分解为小分子。以二氧化钛为例，其于波长400nm的光照射下开始反应(因为二氧化钛的能级差约为3.1eV，而波长400nm的光能量约为3.1eV)，二氧化钛吸收光能量并产生电子与空穴，其中的空穴具有相当强的氧化力，可以将表面上的污染物分子直接氧化分解，或者将表面上的水分子分解为氢氧自由基。原本的大分子污染物通过光催化反应而裂解为较小的无污染物质，即达到清除污染物的目的。二氧化钛一般会搭载于载体上使用，以增加光线的照射面积。然而，二氧化钛须在300℃至500℃的温度进行煅烧，始能形成锐钛矿结晶(anatase)，此种型态的结晶才具有光催化效果。但是有些载体例如布料、皮革等，并无法耐受高温，且一旦使用环境中无法得到充足的光照射，将使得二氧化钛本身难以达到良好的抗菌抗病毒效能，因此在应用上受到一定的限制。为了解决此问题，目前较常见的作法是将二氧化钛与银复合，但其仅能提升一部分的抗菌性能，虽对一般常见的菌种(如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等)有优异的抗菌效果，但对较顽强的菌种(如分枝杆菌等)则无法有效抑制其生长，致抗菌效果不佳；且经过一段时间的使用后，纳米银材料表面会有生物膜的附着，因而降低了抗菌效能。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供了一种具有抗菌效果的光催化材料，特别是在照光与不照光条件下都能有强效持久的抗菌能力。本专利技术还提供了上述光催化材料的制备方法与使用上述光催化材料的光催化构件。为了解决上述的技术问题，本专利技术所提供的一技术方案是：一种具有抗菌效果的光催化材料，包括多个光催化颗粒，其中每一个所述光催化颗粒包括一核心体以及一形成于所述核心体的表面上的外覆层。所述核心体为二氧化钛所构成，所述外覆层为二氧化铈与银所构成，而所述核心体与所述外覆层的重量比介于1:1至1:2之间，且在所述外覆层中二氧化铈所占的重量大于银所占的重量。根据本专利技术的一实施例，每一个所述光催化颗粒的所述核心体呈针状，且具有一介于1至40之间的长径比。根据本专利技术的一实施例，所述外覆层包括多个纳米二氧化铈颗粒以及多个纳米银颗粒，其中多个所述纳米二氧化铈颗粒的平均粒径介于5至20纳米之间，多个所述纳米银颗粒的平均粒径介于1至10纳米之间。根据本专利技术的一实施例，多个所述纳米二氧化铈颗粒占所述外覆层总重量的50％至75％，多个所述纳米银颗粒占所述外覆层总重量的25％至50％。根据本专利技术的一实施例，所述外覆层以连续的形式形成于所述核心体的表面上。根据本专利技术的一实施例，所述外覆层以非连续的形式形成于所述核心体的表面上。本专利技术所提供的另外一技术方案是：一种上述具有抗菌效果的光催化材料的制备方法，包括以下步骤：制备氢氧化钛胶体，然后加入双氧水，以形成二氧化钛胶体溶液；以及在60℃至100℃的温度下，向所述二氧化钛胶体溶液加入二氧化铈与硝酸银，然后恒温加热直到胶体水解消失，以形成所述具有抗菌效果的光催化材料，其中二氧化钛、二氧化铈、银与水的重量比为0.01％-2％：0.01％-1％：0.001％-1％：96％-96.979％。根据本专利技术的一实施例，所述氢氧化钛胶体是先在0℃至15℃的温度下，将四氯化钛与盐酸水溶液混合，再于所形成的混合物中加入氨水而制得。根据本专利技术的一实施例，所述二氧化钛胶体溶液中双氧水与二氧化钛的摩尔比介于2:1至5:1之间，且二氧化钛的固含量介于0.01％至2％之间。根据本专利技术的一实施例，所述具有抗菌效果的光催化材料具有一介于6.5至10之间的pH值。本专利技术所提供的另外再一技术方案是：一种光催化构件，包括一载体以及一使用上述具有抗菌效果的光催化材料涂布于所述载体上而形成的光催化层。本专利技术的有益效果在于，本专利技术技术方案所提供的具有抗菌效果的光催化材料，其通过“每一个光催化颗粒包括一核心体以及一形成于核心体的表面上的外覆层，其中核心体为二氧化钛所构成，外覆层为二氧化铈与银所构成，而核心体与外覆层的重量比介于1:1至1:2之间，且在外覆层中二氧化铈所占的重量大于银所占的重量”的技术特征，在可见光下能长久保持良好的抗菌效果，且当光催化层受到紫外光或日光灯照射时，能产生相当高的催化活性，并具有去污、自洁与抗菌的作用。为使能更进一步了解本专利技术的特征及
技术实现思路
，请参阅以下有关本专利技术的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本专利技术加以限制。附图说明图1为本专利技术的具有抗菌效果的光催化材料的制备方法的步骤流程图。图2为本专利技术的具有抗菌效果的光催化材料的结构示意图(一)。图3为本专利技术的具有抗菌效果的光催化材料的结构示意图(二)。图4为本专利技术的光催化构件的结构示意图。图5为图4中V部分的局部示意图。具体实施方式由于二氧化钛(TiO2)作为光催化，其本身不具备抗菌抑菌的能力而使得应用范围受限，本专利技术提出一种新的光催化材料，其通过将二氧化钛与二氧化铈(CeO2)和银(Ag)复合，能获得照光与不照光条件下良好的抗菌抑菌能力。而为了实现此光催化材料的大量生产与广泛应用，本专利技术还提出一种创新的低温工艺，其不需要300℃以上的高温煅烧，且所制成的光催化颗粒的悬浮液很稳定，光催化颗粒即便超过3年也不会聚集、产生沉淀。以下是通过特定的具体实施例来说明本专利技术所公开有关“具有抗菌效果的光催化材料、其制备方法与光催化构件”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本专利技术的优点与效果。本专利技术可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本专利技术的精神下进行各种修饰与变更。另外，本专利技术的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本专利技术的相关
技术实现思路
，但所公开的内容并非用以限制本专利技术的保护范围。请参阅图1所示，为本专利技术第一实施例的具有抗菌效果的光催化材料的制备方法的步骤流程图。如图1所示，制备方法S100包括下列步骤：步骤S102，制备氢氧化钛胶体，然后加入双氧水，以形成二氧化钛胶体溶液；以及步骤S104，在60℃至100℃的温度下，向二氧化钛胶体溶液加入二氧化铈与硝酸银，然后恒温加热直到胶体水解消失，以形成具有抗菌效果的光催化材料。步骤S102中，氢氧化钛胶体是先在0℃至15℃的温度下，将四氯化钛与盐酸水溶液混合，再于所形成的混合物中加入氨水而制得。于实际实施时，是先将作为钛源的四氯化钛缓慢加入盐酸水溶液中，形成四氯化钛分散液，再加入30wt％氨水(NH4OH)调整pH值至6-12，形成含有氢氧化钛胶体的混浊液，然后将混浊液过滤，并水洗数次，直到没有氯离子为止(可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有抗菌效果的光催化材料，其特征在于，所述具有抗菌效果的光催化材料包括多个光催化颗粒，其中每一个所述光催化颗粒包括：一核心体，所述核心体为二氧化钛所构成；以及一外覆层，所述外覆层形成于所述核心体的表面上，所述外覆层为二氧化铈与银所构成；其中，所述核心体与所述外覆层的重量比介于1:1至1:2之间，且在所述外覆层中二氧化铈所占的重量大于银所占的重量。

【技术特征摘要】
1.一种具有抗菌效果的光催化材料，其特征在于，所述具有抗菌效果的光催化材料包括多个光催化颗粒，其中每一个所述光催化颗粒包括：一核心体，所述核心体为二氧化钛所构成；以及一外覆层，所述外覆层形成于所述核心体的表面上，所述外覆层为二氧化铈与银所构成；其中，所述核心体与所述外覆层的重量比介于1:1至1:2之间，且在所述外覆层中二氧化铈所占的重量大于银所占的重量。2.根据权利要求1所述的具有抗菌效果的光催化材料，其特征在于，每一个所述光催化颗粒的所述核心体呈针状，且具有一介于1至40之间的长径比。3.根据权利要求1所述的具有抗菌效果的光催化材料，其特征在于，所述外覆层包括多个纳米二氧化铈颗粒以及多个纳米银颗粒，其中多个所述纳米二氧化铈颗粒的平均粒径介于5至20纳米之间，多个所述纳米银颗粒的平均粒径介于1至10纳米之间。4.根据权利要求3所述的具有抗菌效果的光催化材料，其特征在于，多个所述纳米二氧化铈颗粒占所述外覆层总重量的50％至75％，多个所述纳米银颗粒占所述外覆层总重量的25％至50％。5.根据权利要求1所述的具有抗菌效果的光催化材料，其特征在于，所述外覆层以连续的形式形成于所述核心体的表面上。6.根据权利要求1所述的具有抗菌效果的光催化材料，其特征在于，所述外覆层以分散的形式形成于所述核心体...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕莉芳，王子瑜，
申请(专利权)人：京程科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71