一种金属负载型液体光催化剂的制备和应用制造技术

本发明专利技术公开了一种金属负载型液体光催化剂的制备方法和应用。其具体采用溶胶法制备TiO2胶体，并借助柠檬酸钠化学还原法获得纳米银胶体，然后利用紫外光诱导

【技术实现步骤摘要】
一种金属负载型液体光催化剂的制备和应用


[0001]本专利技术属于光催化
，具体涉及一种金属负载型液体光催化剂的制备和应用。

技术介绍

[0002]长期以来，每年有数百万人因病原微生物感染而致残或死亡。例如大肠杆菌是最常见的肠道病原体之一，其可破坏人类和其他动物的肠道。然而传统的消毒工艺（例如氯化和臭氧化）的消杀效率低下，同时还会造成二次污染，这使其应用场景存在一定的限制。
[0003]光催化技术近年来迅速发展并且对细菌有很强的消杀作用。TiO2作为最常见的一种无毒、无害、环保的光催化材料，在受到光激发时，其电子被激发到导带，并在价带中留下带正电的电子空位（空穴），从而产生活性自由基（ROS），例如
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OH、O2‑
和H2O2。这些ROS攻击吸附在二氧化钛表面的细菌，并通过氧化机制将细菌的细胞壁和细胞膜完全破坏。
[0004]公开银负载二氧化钛的制备方法有很多，例如，中国专利CN 113083353A公开了一种金属负载TiO2/ZSM
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5的制备方法，但在其合成过程中经历了多次煅烧，并且引入了聚乙二醇等有机溶剂。中国专利CN 114455664A中介绍了一种可见光吸收的2D层板材料与Ag/TiO2材料复合的制备方法，但该方法中需要搅拌七天，周期过长，导致其实际应用中受到一定限制。中国专利CN 107159192A也公开了Ag/TiO2的制备方法，虽然该方法一步水热得到了Ag/TiO2，但水热法涉及到一定高温和压力，危险系数较大。中国专利CN 104923216A公开了一种负载贵金属的TiO2纳米棒的制备方法，其制备过程中经历了高压水热釜反应和煅烧，步骤繁琐的同时也造成了各种能量的消耗。因此就目前看，制备贵金属负载催化剂的方法都存在工艺繁琐、金属颗粒大、生产成本高等问题，某些方法还具有一定危险性，同时，现有各种各样的方法，但大都应用在固体催化剂上，而常见的固体光催化剂往往出现附着力弱、分离难、回收复杂等问题，从而极大限制固体光催化剂的使用场景。

技术实现思路

[0005]针对目前固体催化剂所存在的各种问题，本专利技术的目的在于提供一种金属负载型液体光催化剂的制备方法及应用，与其他现有方法不同，本专利技术利用光照使得TiO2表面带电性增强，再加入纳米银胶体进行静电自组装，可在不经煅烧或水热的条件下实现Ag/TiO2的制备，其操作简单，能量消耗低，且所得液体光催化剂在紫外光条件下具有很好的大肠杆菌灭活效果，可在各抗菌消毒场景中大规模使用。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种金属负载型液体光催化剂的制备方法，其是先采用溶胶法制备TiO2胶体，并借助柠檬酸钠化学还原法获得纳米银胶体，然后利用紫外光诱导
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静电自组装组合法使纳米银胶体与TiO2胶体紧密结合，制得所述金属负载型液体光催化剂；其具体包括以下步骤：（1）溶胶法制备TiO2胶体：将异丙醇钛加入到适量无水乙醇中并搅拌1h，再滴加一定量pH=1~2的稀酸溶液，滴加完后搅拌3h，再透析24h形成透明的TiO2溶胶；
（2）纳米银胶体的制备：将柠檬酸钠溶于超纯水中得到无色透明溶液，随后加入一定量的硝酸银溶液，80℃加热搅拌1.5h后冷却至室温，再透析24h得到纳米银胶体；（3）光诱导
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静电自组装组合法制备液体光催化剂：将步骤（1）制备的TiO2溶胶在室温下搅拌1h后，于紫外灯下光照1~3h，增强TiO2胶体表面带电性，再逐滴加入一定量步骤（2）得到的纳米银胶体进行静电自组装，即得所述金属负载型液体光催化剂。
[0007]进一步地，步骤（1）中所用异丙醇钛、无水乙醇和稀酸溶液的体积比为1:4:1；所述稀酸溶液具体为稀硝酸溶液。所得TiO2溶胶的浓度为40g/mL。
[0008]进一步地，步骤（2）所述硝酸银溶液的浓度为15.8mg/mL，其用量按所用柠檬酸钠与硝酸银的质量比为20:79进行换算。所得纳米银胶体的浓度为1mg/mL。
[0009]进一步地，步骤（3）所用紫外灯的功率为300W，电流为16A。
[0010]进一步地，所得金属负载型液体光催化剂中含金属Ag的质量为0.5wt%。
[0011]上述方法制得的金属负载型液体光催化剂能够用于各光催化抗菌领域中。
[0012]本专利技术的优点在于：（1）本专利技术采用光诱导
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静电自组装组合法制备所述液体光催化剂，其具有操作简单、条件温和及绿色环保等特点，适合工业大规模生产，同时所得液体光催化剂性能稳定，克服了传统固体催化剂易团聚、吸附力弱等困难，可扩大其应用场景。
[0013]（2）本专利技术所制备的金属银负载型液体光催化剂可实现光生电子
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空穴的有效分离，同时液体光催化剂不易聚沉，分散性好，可增大对细菌的捕捉和吸附能力，因而相较于普通TiO2光催化剂具有更强的杀菌效果。
[0014]（3）由于库仑力作用的存在，银离子与细胞膜上带负电的电解质相结合进而穿透细胞壁，在细胞膜内发生巯基反应，从而凝固细菌的蛋白质，破坏细菌的细胞和成酶活性，最终导致细胞丧失繁殖能力。因此，金属银可以抑制和杀死大量的细菌和微生物，是一种广谱抗菌剂。本专利技术制备的液体光催化剂中负载的金属颗粒尺寸均匀细小，具有更强的细菌破坏能力，可在短时间内实现高效的杀菌效果，符合工业生产的要求。
附图说明
[0015]图1为实施例制备的金属负载型液体光催化剂Ag/TiO2的TEM图。由图中可见，金属银均匀地负载在TiO2表面，且银颗粒的尺寸较小，约3~4nm。
具体实施方式
[0016]一种金属负载型液体光催化剂的制备方法，其具体包括以下步骤：（1）溶胶法制备TiO2胶体：将异丙醇钛加入到适量无水乙醇中并搅拌1h，再滴加一定量pH=1~2的稀硝酸溶液，滴加完后搅拌3h，再透析24h形成浓度为40g/mL的透明TiO2溶胶；所用异丙醇钛、无水乙醇和稀酸溶液的体积比为1:4:1；（2）纳米银胶体的制备：将柠檬酸钠溶于超纯水中得到无色透明溶液，随后加入一定量15.8mg/mL的硝酸银溶液，80℃加热搅拌1.5h后冷却至室温，再透析24h得到浓度为1mg/mL的纳米银胶体；所用柠檬酸钠与硝酸银的质量比为20:79；（3）光诱导
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静电自组装组合法制备液体光催化剂：将步骤（1）制备的TiO2溶胶在室温下搅拌1h后，于300W、16A的紫外灯下光照1~3h，增强TiO2胶体表面带电性，再逐滴加入
步骤（2）得到的纳米银胶体进行静电自组装，即得含金属Ag 0.5wt%的金属负载型液体光催化剂Ag/TiO2。
[0017]采用场发射透射电子显微镜对液体光催化材料（Ag/TiO2）的形貌以及分布进行表征。
[0018]液体光催化剂的光催化活性通过紫外灯照射下对一定浓度细菌的消杀来进行测试。
[0019]为了使本专利技术所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本专利技术所述的技术方案做进一步的说明，但是本专利技术不仅限本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属负载型液体光催化剂的制备方法，其特征在于：先采用溶胶法制备TiO2胶体，并借助柠檬酸钠化学还原法获得纳米银胶体，然后利用紫外光诱导
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静电自组装组合法使纳米银胶体与TiO2胶体紧密结合，制得所述金属负载型液体光催化剂。2.根据权利要求1所述的金属负载型液体光催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）溶胶法制备TiO2胶体：将异丙醇钛加入到适量无水乙醇中并搅拌1h，再滴加一定量pH=1~2的稀酸溶液，滴加完后搅拌3h，再透析24h形成透明的TiO2溶胶；（2）纳米银胶体的制备：将柠檬酸钠溶于超纯水中得到无色透明溶液，随后加入一定量的硝酸银溶液，80℃加热搅拌1.5h后冷却至室温，再透析24h得到纳米银胶体；（3）光诱导
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静电自组装组合法制备液体光催化剂：将步骤（1）制备的TiO2溶胶在室温下搅拌1h后紫外灯下光照1~3h，再逐滴加入一定量步骤（2）得到的纳米银胶体进行静电自组装，即得所述金属负载型液体光催化剂。3.根据权利要求2所述的金属负载...

【专利技术属性】
技术研发人员：张子重，廖荷花，戴文新，林华香，龙金林，丁正新，员汝胜，付贤智，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：