本發(fā)明涉及化學(xué)試劑及其制備技術(shù)，尤其涉及一種石墨烯和二氧化鈦復(fù)合光觸媒殺菌除臭劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
納米TiO2在紫外光線的照射下電子從價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶，形成空穴電子對(duì)吸附溶解在納米TiO2表面的氧俘獲電子形成活性氧O2-，空穴將吸附在納米TiO2表面的OH-和H2O氧化成自由基HO-，生成的活性氧O2-和自由基HO-能穿透細(xì)菌的細(xì)胞壁進(jìn)入菌體，阻止成膜物質(zhì)的傳輸，阻斷其呼吸系統(tǒng)和電子傳輸系統(tǒng)，有效殺滅細(xì)菌。納米TiO2能降解細(xì)菌死亡時(shí)釋放的有害物質(zhì)，自由基HO-具有很高的氧化能力，能夠有效降解有機(jī)物和環(huán)境污染物。
石墨烯是一種良好的載體材料，在其上面負(fù)載金屬或金屬氧化物納米粒子可得到很好分散性，在石墨烯表面上合成TiO2，可有效防止納米團(tuán)聚，有利于提高TiO2對(duì)有機(jī)污染物的光降解效率。石墨烯是一種電子受體，石墨烯與TiO2復(fù)合，在兩種材料界面，TiO2導(dǎo)帶上光激發(fā)電子會(huì)轉(zhuǎn)移到石墨烯的能帶上，大大降低電子空穴對(duì)的復(fù)合率，使TiO2具有更高的光催化活性。由于能帶結(jié)構(gòu)調(diào)整，石墨烯能發(fā)揮光敏劑作用，使TiO2的吸附范圍，擴(kuò)大到可見光區(qū)域，有效提高對(duì)光的利用率，從而提高光催化效率，提高光催化材料性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種石墨烯和二氧化鈦復(fù)合光觸媒殺菌除臭劑及其制備方法，能夠克服普通光觸媒抗菌劑要在紫外光燈線照射下才能發(fā)揮作用的局限，具有優(yōu)良的抗菌防污除臭功能，應(yīng)用于電子設(shè)備和家用電器的防污除臭。
本發(fā)明提供一種石墨烯和二氧化鈦復(fù)合光觸媒殺菌除臭劑，包括：石墨烯和二氧化鈦復(fù)合光觸媒粉體5~20%；丙烯酸聚合體20~30%；去離子水40~60%；分散劑0.3~5%；偶聯(lián)劑0.2~4%；消泡劑0.1~1%。
上述石墨烯和二氧化鈦復(fù)合光觸媒殺菌除臭劑的制備方法，包括以下步驟：
S1、將5~100mg氧化石墨溶于20~100ml的有機(jī)溶劑中超聲波分散30~60分鐘；
S2、在氧化石墨烯的分散液中加入鈦的化合物，氧化石墨烯與鈦的化合物的質(zhì)量比為1:10~1:200，攪拌30~60分鐘，再加入1~40ml去離子水，攪拌30~60分鐘；
S3、將上述混合物移至反應(yīng)釜中，在60~200℃的溫度下反應(yīng)0.5~24小時(shí)，得到石墨烯和二氧化鈦復(fù)合材料；
S4、將所述石墨烯和二氧化鈦復(fù)合材料用無水乙醇及去離子水清洗2~3次，在60~80℃的溫度下烘干，研磨得到復(fù)合石墨烯和二氧化鈦復(fù)合光觸媒材料；
S5、將石墨烯和二氧化鈦復(fù)合光觸媒粉體置于高速攪拌器中，加入去離子水、丙烯酸聚合體、分散劑、偶聯(lián)劑、消泡劑，高速攪拌制成懸濁液。
本發(fā)明的光觸媒殺菌除臭劑，利用光或紫外光通過光解反應(yīng)對(duì)有害病菌進(jìn)行殺菌消毒，對(duì)空氣中的異味物質(zhì)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)消除異味，保持空氣潔凈。本發(fā)明使用高效，可廣泛應(yīng)用于冰箱、空調(diào)等家用電器和電子設(shè)備的殺菌除臭。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一
將10mg氧化石墨加到30ml乙醇中，超聲分散30分鐘得到石墨烯分散液，然后加入30ml鈦酸正丁酯，攪拌30分鐘加入2ml去離子水，攪拌30分鐘，得米黃色凝膠，此凝膠移入反應(yīng)釜，160℃反應(yīng)8小時(shí)，將反應(yīng)產(chǎn)物用于乙醇與去離子水清洗2~3次，置于80℃烘箱中烘干、研磨得石墨烯和二氧化鈦復(fù)合光觸媒材料。
石墨烯和二氧化鈦復(fù)合光觸媒殺菌除臭劑組成如下：石墨烯和二氧化鈦復(fù)合光觸媒粉體10%；丙烯酸乳液25%；去離子水60%；分散劑2%；偶聯(lián)劑2.5%；消泡劑0.5%。
實(shí)施例二
將30mg氧化石墨加到30ml異丙醇中超聲分散1小時(shí)，得石墨烯分散液，然后加入3ml鈦酸異丙酯，攪拌20分鐘，加入1ml去離子水，攪拌30分鐘，得米黃色凝膠，此反應(yīng)物移入反應(yīng)釜，200℃反應(yīng)6小時(shí)。將反應(yīng)物用無水乙醇與去離子水清洗2~3次，置于烘箱中100℃烘干、研磨得石墨烯和二氧化鈦復(fù)合光觸媒材料。
石墨烯和二氧化鈦復(fù)合光觸媒殺菌除臭劑組成如下：石墨烯和二氧化鈦復(fù)合光觸媒粉體10%；丙烯酸乳液25%；去離子水60%；分散劑2%；偶聯(lián)劑2.5%；消泡劑0.5%。
實(shí)施例三
將100mg石墨烯加入100ml乙二醇中，超聲分散1小時(shí)，得石墨烯分散液，然后加入10ml氯化鈦攪拌60分鐘，得到米黃色凝膠，凝膠移入反應(yīng)釜于200℃，反應(yīng)24小時(shí)，得石墨烯和二氧化鈦復(fù)合材料。將反應(yīng)物用無水乙醇和去離子水清洗2~3次，在60℃烘干、研磨得到石墨烯和二氧化鈦復(fù)合光觸媒材料。
石墨烯和二氧化鈦復(fù)合光觸媒殺菌除臭劑組成如下：石墨烯和二氧化鈦復(fù)合光觸媒粉體10%；丙烯酸乳液25%；去離子水60%；分散劑2%；偶聯(lián)劑2.5%；消泡劑0.5%。
實(shí)施例四
將10mg氧化石墨加到30ml乙醇中，超聲分散30分鐘得到石墨烯分散液，然后加入30ml鈦酸正丁酯，攪拌30分鐘加入2ml去離子水，攪拌30分鐘，得米黃色凝膠，此凝膠移入反應(yīng)釜，160℃反應(yīng)8小時(shí)，將反應(yīng)產(chǎn)物用于乙醇與去離子水清洗2~3次，置于80℃烘箱中烘干、研磨得石墨烯和二氧化鈦復(fù)合光觸媒材料。
石墨烯和二氧化鈦復(fù)合光觸媒殺菌除臭劑組成如下：石墨烯和二氧化鈦復(fù)合光觸媒粉體15%；丙烯酸乳液30%；去離子水48%；分散劑3%；偶聯(lián)劑3%；消泡劑1%。
將石墨烯和二氧化鈦復(fù)合光觸媒粉體置于混合器中，加入丙烯酸乳液、去離子水、分散劑、偶聯(lián)劑、消泡劑攪拌混合均勻，然后慢慢加入三輥機(jī)中碾磨成均勻乳濁液。
實(shí)施例五
將30mg氧化石墨加到30ml異丙醇中超聲分散1小時(shí)，得石墨烯分散液，然后加入3ml鈦酸異丙酯，攪拌20分鐘，加入1ml去離子水，攪拌30分鐘，得米黃色凝膠，此反應(yīng)物移入反應(yīng)釜，200℃反應(yīng)6小時(shí)。將反應(yīng)物用無水乙醇與去離子水清洗2~3次，置于烘箱中100℃烘干、研磨得石墨烯和二氧化鈦復(fù)合光觸媒材料。
石墨烯和二氧化鈦復(fù)合光觸媒殺菌除臭劑組成如下：石墨烯和二氧化鈦復(fù)合光觸媒粉體15%；丙烯酸乳液30%；去離子水48%；分散劑3%；偶聯(lián)劑3%；消泡劑1%。
將石墨烯和二氧化鈦復(fù)合光觸媒粉體置于混合器中，加入丙烯酸乳液、去離子水、分散劑、偶聯(lián)劑、消泡劑攪拌混合均勻，然后慢慢加入三輥機(jī)中碾磨成均勻乳濁液。
實(shí)施例六
將100mg石墨烯加入100ml乙二醇中，超聲分散1小時(shí)，得石墨烯分散液，然后加入10ml氯化鈦攪拌60分鐘，得到米黃色凝膠，凝膠移入反應(yīng)釜于200℃，反應(yīng)24小時(shí)，得石墨烯和二氧化鈦復(fù)合材料。將反應(yīng)物用無水乙醇和去離子水清洗2~3次，在60℃烘干、研磨得到石墨烯和二氧化鈦復(fù)合光觸媒材料。
石墨烯和二氧化鈦復(fù)合光觸媒殺菌除臭劑組成如下：石墨烯和二氧化鈦復(fù)合光觸媒粉體15%；丙烯酸乳液30%；去離子水48%；分散劑3%；偶聯(lián)劑3%；消泡劑1%。
將石墨烯和二氧化鈦復(fù)合光觸媒粉體置于混合器中，加入丙烯酸乳液、去離子水、分散劑、偶聯(lián)劑、消泡劑攪拌混合均勻，然后慢慢加入三輥機(jī)中碾磨成均勻乳濁液。
將制得的石墨烯和二氧化鈦光觸媒殺菌除臭劑用涂布法涂布在活性炭纖維布上。將涂布石墨烯和二氧化鈦光觸媒殺菌除臭劑的活性炭纖維布置于120℃烘箱中烘干，并裁剪成80*30*5mm的條塊，放入120升的冰箱冷藏室內(nèi)，關(guān)閉冰箱門，注入2微升的乙硫醇，24小時(shí)后，從冰箱冷藏室抽取1毫升的氣體，注入氣相色譜儀中測(cè)定，取得乙硫醇的殘余量。同時(shí)，做乙硫醇空白試驗(yàn)，然后計(jì)算石墨烯和二氧化鈦光觸媒殺菌除臭劑的除臭效率，以此來反應(yīng)石墨烯和二氧化鈦光觸媒殺菌除臭劑催化降解乙硫醇效果。
經(jīng)光觸媒除臭實(shí)驗(yàn)證明，石墨烯和二氧化鈦光觸媒殺菌除臭劑具有高效光催化性能，與單一的納米二氧化鈦光觸媒除臭劑相比，性能更加優(yōu)越，具體結(jié)果見表1和表2所示。
石墨烯和二氧化鈦光觸媒殺菌除臭劑的殺菌性能測(cè)試：
在紫外線照射下，對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌24小時(shí)的抗菌率為99.99%。
表1：
石墨烯和二氧化鈦光觸媒殺菌除臭劑對(duì)乙硫醇、三甲胺的分解能力
表2：
二氧化鈦光觸媒除臭劑的除異味能力
本發(fā)明具體應(yīng)用途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。