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专业知识 | 二氧化钛抗菌陶瓷伴随着人们生活水平的提高与科技的发展,期间出现的SARS、H7N9,再到如今还没有消停的2019-nCoV,基层医疗卫生的重要性攸关个体与国家甚至整个世界,人们对卫生和健康的要求也是越来越高,抗菌产品逐渐从实验室往民用方向发展,市面上不断推出的抗菌纤维、抗菌塑料、抗菌陶瓷以及抗菌金属也深受消费者的欢迎。通过研究,二氧化钛以其独特的优势脱颖而出,对二氧化钛进行大量改性研究最终发现纳米二氧化钛光催化材料均具有良好的抗菌特性,也代表了未来抗菌陶瓷的发展方向是向高附加值功能性转化。 二氧化钛,是一种理想的光催化自清洁陶瓷生产制备添加剂,因良好的化学稳定性、安全无毒、光催化活性高等特性被广泛应用。二氧化钛是一种两性氧化物,它在一定的环境条件下既可以发生氧化反应也可以发生还原反应,这点对于光催化反应来说具有很大的潜在研究优势,作为光催化剂它既可以氧化环境中的有机污染物,也可以还原重金属,所以二氧化钛在光催化领域得到了广泛的关注。 二氧化钛的光催化机理 二氧化钛,经过特殊的表面改性技术,具有较高的光催化活性,良好的亲水性,较好的热稳定性能,无毒无二次污染等独特的性质,是一种高效绿色的光催化剂。在紫外光照射下,其价带上的电子会被激发跃迁至导带上,同时在价带上产生空穴,从而形成具有高活性的电子(e-)-空穴(h+)对。空穴具备超强的氧化能力,能够产生羟基自由基(•OH),而导带上可产生氧离子自由基(•O2-)。这两种自由基均具有高活性和强氧化性,为光催化反应的高活性物种。可以用于居室和公共场所的抗菌及净化。利用纳米二氧化钛的高活性氧杀菌性能,首先破坏微生物细胞壁,继而逐步破坏细胞膜以及细胞内部组分,最后使其完全分解为CO2、 H2O和无毒的无机物。尤其是对大肠杆菌、葡萄球菌等具有很强的杀菌效果。 目前,二氧化钛光催化陶瓷的制备方法一般是将二氧化钛光催化剂或以二氧化钛为主的光催化剂以喷、涂、镀等方式覆膜于陶瓷表面上,再通过二次热处理制备而成的。其中,最常用的是二氧化钛溶胶涂膜的方法。这些喷、涂、镀覆膜的热处理温度一般低于800℃,目的是使得二氧化钛以具有较强光催化能力的锐钛矿相存在于覆膜中。由于热处理温度较低,且没有高温液相出现,使得玻璃或陶瓷表面上的光催化涂层的附着性能较差,在使用过程中容易磨损、脱落,光催化能力有所降低。提高热处理温度,增加光催化涂层和基材之间的附着力是提高陶瓷耐磨性和使用寿命的有效方法。但具有较高光催化性能的锐钛矿相二氧化钛,在高温热处理下极易不可逆地转换为光催化能力较弱的金红石相,所以关键要制备出陶瓷专用的光催化二氧化钛。 |