[发明专利]一种玻璃纤维负载碳掺杂二氧化钛的制备方法和应用

说明书

一种玻璃纤维负载碳掺杂二氧化钛的制备方法，包括以下步骤：1)称取D‑葡萄糖溶解在设定体积的70～80％的乙醇中，搅拌的同时向上述溶液中加入钛酸四丁酯，得到混合溶液；以D‑葡萄糖为碳源、钛酸四丁酯为钛源，控制碳源和钛源的摩尔比为1：(1.1～1.3)，并使反应物混合均匀；2)将玻璃纤维浸渍在混合溶液中≥2h，再一起转移至反应釜中置于电加热磁力搅拌器上，在150～160℃下搅拌反应7～9h；3)冷却之后将产物在380～400℃的箱式电阻炉中煅烧3～4h，得到玻璃纤维负载碳掺杂二氧化钛。以及玻璃纤维负载碳掺杂二氧化钛的应用。本发明抑菌材料的移动和试验前后的取用均较为便捷，其使用更为高效。

技术领域

本发明涉及一种玻璃纤维负载碳掺杂二氧化钛的制备方法，将其应用于抑制革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌。

背景技术

新冠疫情背景下，具有抗菌功能的材料成为大家关注的热点。其中一类被广泛应用的无机抗菌材料为二氧化钛(TiO₂)，其抗菌机理为：在光源尤其是紫外光的照射下，当电子能量达到或超过其带隙能时，可从价带激发到导带，同时在价带产生相应的空穴；在电场的作用下，电子与空穴发生分离，迁移到TiO₂的不同位置，能与细菌内的有机物反应，生成二氧化碳和水；而空穴则将吸附在TiO₂表面的羟基和水氧化成·OH，·OH有很强的氧化能力，攻击有机物不饱和键，激发链式反应，致使细菌分解。

TiO₂化学性质稳定且对人体和环境无害，对皮肤无刺激性；作为光催化无机抗菌剂，不会使细菌产生耐药性。光照后的TiO₂能使细菌分解而达到抗菌的效果，引起了科学家的广泛兴趣。相比银系列抗菌材料起效较慢，TiO₂作为半永久维持抗菌效果的抗菌剂，具有即效性好的特点(通常仅需1h左右就能起效)。

纯TiO₂照射紫外光的话，其抑菌效果较好。然而，从安全性角度出发，需要进一步提升其抗菌性能，使其能够在可见光照射下即具有显著的效果。从使用便利性的角度出发，目前的TiO₂大多数以粉末或颗粒状的形式存在，例如，将粉末或颗粒状的TiO₂直接洒至液体中进行抗菌应用，其使用与回收均为不方便，因此需要找到合适的载体，来同时解决颗粒大量团聚和材料整体成型的问题。

发明内容

为了克服背景技术的不足，本发明提供了一种玻璃纤维负载碳掺杂二氧化钛的制备方法和应用，抑菌材料(玻璃纤维负载碳掺杂TiO₂)的移动和试验前后的取用均较为便捷，其使用更为高效。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种玻璃纤维负载碳掺杂二氧化钛的制备方法，包括以下步骤：

1)称取D-葡萄糖溶解在设定体积的70～80％的乙醇中，搅拌的同时向上述溶液中加入钛酸四丁酯，得到混合溶液；以D-葡萄糖为碳源、钛酸四丁酯为钛源，控制碳源和钛源的摩尔比为1：(1.1～1.3)，并使反应物混合均匀；

2)将玻璃纤维浸渍在混合溶液中≥2h，再一起转移至反应釜中置于电加热磁力搅拌器上，在150～160℃下搅拌反应7～9h；

3)冷却之后将产物在380～400℃的箱式电阻炉中煅烧3～4h，得到玻璃纤维负载碳掺杂二氧化钛。

进一步，所述步骤2)中，玻璃纤维是400℃能正常使用的无机纤维，在高温下具有耐热性和维持原有的机械性能。

一种玻璃纤维负载碳掺杂二氧化钛的应用，所述玻璃纤维负载碳掺杂二氧化钛在可见光下预活化后，应用于抑制革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌。

本发明的有益效果主要表现在：

1、原位反应制备的玻璃纤维负载碳掺杂二氧化钛可以安全使用，对人体无害，制备过程不需要繁琐的操作；