[发明专利]一种高比表面载银二氧化钛复合抗菌材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于抗菌材料技术领域，具体涉及一种高比表面载银二氧化钛复合抗菌材料及其制备方法。

背景技术

人类与细菌的斗争自始至终从未停歇过，从两千年前古代人的防腐技术到现在的抗菌材料，随着科技的进步和人类认识水平的提高，抗菌手段不断提高。另外,随着人们健康意识的增强，对抗菌材料和抗菌产品的需求量也迅速增加。

抗菌材料的核心成分是抗菌剂。根据材料中有效的抗菌成分的差别，抗菌材料分为以银、氧化铜、氧化锌和二氧化钛为代表的无机抗菌材料和以季铵盐类和壳聚糖及其衍生物为代表的有机抗菌材料。另外，大量文献表明，将几种抗菌剂组合的复合抗菌材料，其抗菌性能均优于单一组分的性能，这也是未来抗菌材料发展的一个方向。但是考虑到作为抗菌剂的有机物对人体的毒性作用和对环境的污染，含有有机抗菌剂的抗菌材料的应用始终受到限制。而无机抗菌剂由于具有无毒、生物安全性高和环境友好等优点，在抗菌材料中应用广泛。目前，银(Ag)和二氧化钛(TiO₂)复合抗菌剂是应用较广泛的抗菌材料。

银作为抗菌材料，其使用历史已达数千年，因银类抗菌材料具有长期、高效及广谱的抗菌性能，对哺乳动物细胞的低毒性及不易产生细菌耐药性的优点，成为生物抗菌材料的研究热点。银通过破坏细菌细胞膜进入细菌细胞，与细菌的DNA作用，导致DNA高度浓缩，失去复制能力，同时银还可以与蛋白质的巯基结合，使蛋白质失活，从而发挥其抗菌作用。

TiO₂的抗菌机制在于它的光催化作用。在光的作用下，TiO₂的表面可以产生大量的·OH和·O，这些自由基具有强氧化性，在与微生物接触后可以在短时间内导致微生物的死亡。另外，由于二氧化钛是半导体材料，在金属银和半导体TiO₂中，存在肖特基势垒，具有较低的界面电压，使细菌细胞膜表面沿着呼吸链传递的电子更容易被银俘获，导致电子传递中断。而这一电子传递的过程是细菌生成能量从而维持细菌的生长和代谢所必不可少的途径，所以在不考虑TiO₂光催化作用的情况下，Ag/TiO₂复合粉体材料具有较Ag本身更好的杀菌效果。另外，随着电子的富集，Ag/TiO₂的费米能级趋向更负的状态，从而使电子的俘获更加容易，进一步促进抗菌作用。

除此之外，如果材料具备较高的比表面，Ag/TiO₂复合抗菌材料除了具有Ag和TiO₂的双重抗菌效果，较高的比表面积将会增加材料与细菌的接触面积和接触几率，进而可以拥有更高效的抗菌效果。然而目前公开的有关高比表面Ag/TiO₂复合抗菌材料制备方法的专利为数不多，但由于Ag/TiO₂类复合抗菌材料中，Ag常常作为抗菌剂加载于TiO₂载体，所以关于高比表面的TiO₂的制备对本发明也有一定的相关性，下面简要介绍几种与本发明密切相关的技术方法。

1.CN103896335A公开了一种高比表面积纳米多孔二氧化钛的制备方法。该发明利用偏钛酸浆料、碳酸氢铵为原料，反应过程需严格控制浆料的pH值得到的浆料进行脱水处理，之后煅烧脱去结构水；经冷却、粉碎后得到高比表面纳米多孔二氧化钛成品。该方法制备过程对pH值要求严格，不易控制，并且需要高温煅烧处理，操作不便。

2.CN102716732A公开了一种高空隙率、高比表面积TiO₂微球的合成方法。该发明利用乳化技术原理，将乙酰丙酮(ACAC)稳定的钛酸正丁酯(TBOT)作为油相液体，加入到水或十二烷基苯磺酸的水溶液中，形成水包油型乳液分散体系。经水热处理24h；反应后的产物经离心分离、水洗涤及乙醇洗涤等过程后，干燥，最后将样品于马弗炉中煅烧获得TiO₂微球催化剂。该方法制备过程复杂，反应时间长，产物需要煅烧处理，操作不便。制备原料钛源为有机酯类钛酸正丁酯，另外，因为钛醇盐水解速率很高，所以须采用乙酰丙酮络合剂对其进行络合稳定，提高了制造成本。而其产物的比表面积也只有58～68m²/g。