纳米二氧化钛抗菌陶瓷内墙砖的研制和性能研究

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1、第27卷第1期陶瓷学报Vol.27,No.12006年3月JOURNALOFCERAMICSMar.2006文章编号:1000-2278(2006)01-0068-03纳米二氧化钦抗菌陶瓷内墙砖的研制和性能研究李春红陈玉清(山东轻工业学院材料科学与工程学院，济南:250100)摘要采用溶胶一凝胶法，以TiCl,为原料，无水乙醇为溶剂，通过稀土掺杂改性，采用自制拉膜机，在普通陶瓷釉面砖上制备出了无干涉色的TiO,抗菌薄膜。薄膜密着法抗菌实验表明，在光照条件下，其2h杀菌率为98.5%.关键词:溶胶一凝胶法

2、，Tio,薄膜，抗菌中图法分类号:TQ174.75文献标识码:A2.1溶胶的制备1引言按一定比例将TiCL、乙醇均匀混合，剧烈搅拌60min，制得透明的Ti02溶胶为A，将Smz0。的HNO,随着人们环保意识的增强，对陶瓷材料的功能有溶液溶于乙醇中，形成均匀的乙醇溶液为B，将B加了更多和更高的要求，环保型功能陶瓷即抗菌陶瓷应入到A中制得系列均匀掺杂的Ti02溶胶。运而生。到目前为止，抗菌陶瓷主要有以下两大研究2.2薄膜的制备方向:一是在釉中引入银系无机抗菌剂制备的缓释型将溶胶静置陈化48h，通过自制拉膜

3、机，在洁净的抗菌陶瓷m.一是采用溶胶一凝胶法在陶瓷表面涂覆陶瓷釉面砖上镀膜，湿膜经100℃烘干10min后可重Ti02薄膜，即纳米钦系光催化抗菌陶瓷123]。两者都具复镀膜，获得不同镀层的样品。在马氟炉中不同温度有不同程度的抗菌效果，但随着时间的延长，缓释型下退火lh即得样品。离子释放量逐渐减少，抗菌能力也随之降低;而光催2.3性能测试化抗菌陶瓷是一种具有稳定灭菌、保持陶瓷表面清洁将一定稀释度的大肠杆菌菌液(02ml,10'cfu/ml),分别滴加到经高温灭菌后的样品上，用4、4cm的PE的环保陶瓷。目

4、前，国内外有关采用溶胶一凝胶法制备Tiq薄膜覆盖在菌液上使其均匀与砖面接触，将瓷砖放在薄膜的报道不少，但却没有实现广泛的工业化生产，培养皿中，在2x10W的普通荧光灯下照射2h后，用其主要原因在于:一是钦醇盐成本高;二是制备的薄I0mlPBS磷酸缓冲溶液)充分清洗覆盖膜和陶瓷基膜易出现干涉色，不利于实用化。本实验采用廉价易片上的菌液，将菌液再进行适当稀释，取lml置于平得的无机盐TiCl,为原料，制备出了无干涉色的光催板培养基中恒温37℃培养18-24h，检测其残留细菌化抗菌釉面砖，同时通过稀土衫掺杂改

5、性，提高了的菌落数目。同时做零小时活菌数实验。抗菌率采用照射前后菌落数的差值与照射前的总菌落数的比值TiO，薄膜的抗菌活性。来表示。2实验3结果与讨论收稿日期:2005-09-10通讯联系人:陈玉清，男，教授《陶瓷学报沁006年第1期月..一90卜..次1/次。。刀卜刀巴.巴一70匀日勺公︾/、心。.名扫。/。.川q卜q月口口Lu50.柑、、30山J‘︸山-卫，主，内月65‘‘J，，0.00.40.81.21.62_00dItin(Sm/Ti)%图1稀土掺杂浓度对抗菌性能的影响图2镀膜层数对抗

6、菌性能的影响Fig.1InfluenceofSmdopingcontentonFig.2Influneceofcoatedtimesantibacterralefectonantibacterialefect3.1稀土掺杂量对抗菌性能的影响响，使抗菌活性下降甚至低于纯TiO,薄膜。图1显示了不同浓度稀土衫掺杂对Ti0:薄膜抗3.2镀膜层数对抗菌性能的影响菌性能的影响。可以看出，稀土杉掺杂的薄膜抗菌率图2显示了掺杂浓度为1.1%的不同镀膜层数对明显高于纯Ti0，薄膜，但相对于纯TiO2薄膜，当掺抗菌性能的

7、影响。由图可见，随着镀膜次数的增加，薄杂量小于0.3%(Sm/Ti)时，掺杂量越大越有利于光催膜的抗菌率也呈现逐步增加的趋势，但超过3次后，化抗菌性能的提高，掺杂量大于0.3%时，光催化抗菌抗菌率增加缓漫基本趋平。这主要是因为在涂层较少性能反而降低;当掺杂量为0.5%时，光催化抗菌性能时，薄膜过薄，在热处理过程中，釉面内的Na十会从基达到最低，而继续增加稀土衫的浓度，抗菌率又升高，体扩散到TiO:薄膜内部，成为电子空穴的复合中心，在1.1%时达到最高值，继续增加浓度，抗菌性能又明从而使抗菌率不高;随着层

8、数的增加，参加光催化作显降低。可见稀土衫掺杂浓度有一最佳值，过高或过用的TiO2薄膜表面催化剂的含量增加，活性中心增低都不利于发挥最佳的抗菌性能。多，随之抗菌率增加;但当镀膜层数过多时，虽然参加当掺杂浓度较低时，稀土衫以间隙原子或替代原光催化作用的Ti02粒子增多，但光催化作用主要是在子形式进入晶格引起晶格膨胀，利于电子一空穴对的分离[4]，同时掺杂又加强了对紫外光的吸收，因而随浓度增加有利于光催化活性的提高。当掺杂浓度高于0.3%后抗菌率