[发明专利]一种非共价键包覆修饰纳米二氧化钛工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高纳米二氧化钛分散性能的方法，尤其涉及采用一种/多种极性分子对纳米二氧化钛实现非共价键包覆，有效改善其分散性能的方法，并涉及改性可提升修饰纳米二氧化钛抗菌综合性能的策略和方法。

背景技术

在自然界（空气、水、土壤以及各种物体表面、人体体表及与外界相通的体腔，等）均广泛存在种类繁多、数量庞大的微生物病原菌。其中，威胁人类健康的有害细菌也为数巨大,造成潜在危害乃至危及生命安全。每年因细菌传染而致死的人数高达几十万，给人类健康及家庭幸福带来重大损失。迄今为止，抗菌材料是解决这一问题的最有效手段之一。因其防霉效应好、活性高，杀菌能力强、杀菌效果迅速、热稳定性好，长期使用对人体亦无害等优点，纳米TiO₂被广泛作为绿色、环境友好型的抗菌材料使用。此外，纳米TiO₂多相光催化多种污染物均显示了良好的结果，因此，基于纳米TiO₂的光催化也成为一种理想的环境治理策略。新型纳米TiO₂抗菌材料的构建和研制已成为 21世纪材料与环境、材料与医学结合的重要研究方向之一。

金属氧化物的表面衍生作用有助于在其表面引入螯合官能团，从而影响其光催化活性。研究表明，含硫化合物、含氨基或羟基等螯合剂均可影响半导体材料如TiO₂的能带位置,使导带移向更负的位置。纳米TiO₂极性强、粒子表面能高，因而极易团聚,在水及有机介质中很难分散，降低了有效作用面积, 影响了纳米TiO₂的光降解性能，在实际应用中受到较大限制。因此,有必要对纳米TiO₂进行化学修饰,改变粉体表面可润湿性,增强其在溶剂介质中的界面相容性,从而有效改善其分散性。纳米TiO₂的改性方法有：表面沉积贵金属、掺杂过渡金属离子、复合其它半导体、表面光敏化和表面整合及衍生作用等，但上述修饰方法存在操作繁琐、耗时长、成本较高等缺点。

发明内容

本发明为解决纳米TiO₂的溶剂中分散性及抗菌活性关键性技术问题，拟在其表面非共价键包覆极性分子，有效解决了纳米TiO₂分散性差、易团聚从而导致的抗菌活型较差等实际问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案包括以下步骤：

a．称取1～1000 mg的纳米TiO₂，加高纯水20～500 ml，超声分散0.5～10小时；

b．称取6～6000 mg的极性分子，包括水溶性纤维素、β-环糊精或者其衍生物、壳聚糖其中的一种或多种，再加入5～200 ml高纯水，超声分散10～30分钟使其完全溶解或分散，得极性分子水溶液或水分散液；

c．将步骤b所得极性分子水溶液转移至由步骤a制备的TiO₂分散液中，然后用高纯水定容至1000 ml，再进行超声分散处理，时间为0.5～8小时。

优选地，所述水溶性纤维素为果胶或者树胶。

优选地，所述β-环糊精衍生物为羟丙基-β-环糊精或者羟乙基-β-环糊精或者羧甲基-β-环糊精。

本发明的益处在于针对纳米TiO₂的非共价键包覆和抗菌性能提出了新的思路，为其抗菌活性的改善提供了一种简便、有效的方法。

具体实施方式

实施例一：

壳聚糖包覆修饰纳米TiO₂的制备

取25 mg纳米TiO₂于1000 ml容量瓶中，加高纯500 ml，超声分散2~4小时。

取150 mg壳聚糖于烧杯中，加入200 ml高纯水，超声20分钟使壳聚糖完全溶解得壳聚糖水溶液。

将第二步所制取的壳聚糖水溶液转移至第一步所制备的纳米TiO₂分散液中，用高纯去离子水洗涤烧杯3次左右，一并转移至该容量瓶中，然后继续用高纯去离子水定容。将该容量瓶超声分散处理3小时，得浓度为25 ppm 的纳米TiO₂分散液。

具体配方如下：

纳米TiO_{2 25mg}

壳聚糖 150mg

高纯水 200ml

实施例二：

水溶性纤维素包覆修饰纳米TiO₂的制备