一种新型光触媒复合杀菌材料及其制备方法与应用与流程

1.本发明涉及复合材料技术领域，特别涉及一种新型光触媒复合杀菌材料及其制备方法与应用。


背景技术：

2.食品中细菌污染是十分严重的一种污染，一旦病原菌感染食品会给人类健康带来很大的伤害，甚至危及生命，其中尤其厉害的就属金黄色葡萄球菌。金黄色葡萄球菌是革兰氏阳性菌，其细胞壁较厚，抗逆性较强。传统杀灭金黄色球菌的方法包括热杀菌、辐射杀菌、化学药品杀菌等。这些杀菌方式均存在相应的缺陷，例如热杀菌和辐射杀菌均需要耗费较多的能源，而化学药品杀菌易造成环境污染。因此，新型具有杀菌或抗菌公用的产品越来越受到人们的关注。
3.现有技术还有待于改进和发展。


技术实现要素：

4.鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种新型光触媒复合杀菌材料及其制备方法与应用，旨在解决现有杀菌材料种类较少以及现有杀菌材料杀菌效果单一且容易污染环境的问题。
5.本发明的技术方案如下：
6.一种新型光触媒复合杀菌材料的制备方法，其中，包括步骤：
7.将铋金属放置在真空炉中加热至预定温度后，向所述真空炉中加入过量石墨烯粉体并维持所述预定温度预定时间后，得到混合产物，所述混合产物包括碳化铋与石墨烯粉体；
8.将所述混合产物加入熔化的塑料材料中并混合，得到复合浆料；
9.将所述复合浆料进行拉丝并截断成颗粒，制得所述新型光触媒复合杀菌材料。
10.所述新型光触媒复合杀菌材料的制备方法，其中，所述预定温度为700-900℃，预定时间为20-40min。
11.所述新型光触媒复合杀菌材料的制备方法，其中，所述铋金属与石墨烯粉体的质量比为1：2-1：10。
12.所述新型光触媒复合杀菌材料的制备方法，其中，所述复合浆料中，塑料材料与石墨烯粉体的质量比为1000：1-1000：5。
13.所述新型光触媒复合杀菌材料的制备方法，其中，所述塑料材料为聚乙烯、聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或多种。
14.一种新型光触媒复合杀菌材料，其中，采用本发明所述新型光触媒复合杀菌材料的制备方法制得。
15.一种新型光触媒复合杀菌材料的应用，其中，将本发明所述的新型光触媒复合杀菌材料用于制备食品包装袋。
16.有益效果：本发明制备的新型光触媒复合杀菌材料中含有碳化铋，在光照的情况下，所述碳化铋中的铋会释放出一个电子，而自身形成一个空穴，复合杀菌材料中大量的碳化铋会释放出大量的电子并形成大量的空穴，即形成纳米筛；释放出的电子会和空气中的氧结合形成负氧离子，而空穴则会夺取空气中水蒸气的电子，形成氢氧自由基；所述氢氧自由基具有很强氧化性，可以氧化细菌细胞壁造成细菌死亡；同时氢氧自由基也会攻击空气中的甲醛，使其生成荃自由基和水，荃自由基又和负氧离子结合生成甲酸，甲酸又容易被纳米筛夺取电子，最后变成对人体无害的水和二氧化碳。也就是说，本发明提供的新型光触媒复合杀菌材料不仅能够杀菌，还具有去除空气中甲醛的功能，是一种健康的杀菌环保材料，具有广泛的市场应用价值。
附图说明
17.图1为本发明一种新型光触媒复合杀菌材料的制备方法流程图。
18.图2为本发明新型光触媒复合杀菌材料的结构示意图。
具体实施方式
19.本发明提供一种新型光触媒复合杀菌材料及其制备方法与应用，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
20.请参阅图1，图1为本发明提供的一种新型光触媒复合杀菌材料的制备方法，如图所示，其包括步骤：
21.s10、将铋金属放置在真空炉中加热至预定温度后，向所述真空炉中加入过量石墨烯粉体并维持所述预定温度预定时间后，得到混合产物，所述混合产物包括碳化铋与石墨烯粉体；
22.s20、将所述混合产物加入熔化的塑料材料中并混合，得到复合浆料；
23.s30、将所述复合浆料进行拉丝并截断成颗粒，制得所述新型光触媒复合杀菌材料。
24.在本发明中，将过量石墨烯粉体与铋金属反应，得到由碳化铋和剩余石墨烯组成的混合产物，将所述混合产物与熔融的塑料材料混合均匀后，通过拉丝造粒处理制得如图2所示的新型光触媒复合杀菌材料。所述新型光触媒复合杀菌材料中含有碳化铋，在光照的情况下，所述碳化铋中的铋会释放出一个电子，而自身形成一个空穴，复合杀菌材料中大量的碳化铋会释放出大量的电子并形成大量的空穴，即形成纳米筛；释放出的电子会和空气中的氧结合形成负氧离子，而空穴则会夺取空气中水蒸气的电子，形成氢氧自由基；所述氢氧自由基具有很强氧化性，可以氧化细菌细胞壁造成细菌死亡；同时氢氧自由基也会攻击空气中的甲醛，使其生成荃自由基和水，荃自由基又和负氧离子结合生成甲酸，甲酸又容易被纳米筛夺取电子，最后变成对人体无害的水和二氧化碳。也就是说，本发明提供的新型光触媒复合杀菌材料不仅能够杀菌，还具有去除空气中甲醛的功能，是一种健康的杀菌环保材料，具有广泛的市场应用价值。
25.进一步地，本发明制备的新型光触媒复合杀菌材料中还含有石墨烯，所述石墨烯和塑料材料形成类似混凝土结构，石墨烯类似石子作为骨架，塑料材料类似水泥作为基体，
这样制得的复合杀菌材料机械强度可相对单独的塑料颗粒提升30％左右。
26.在一些实施方式中，将铋金属放置在真空炉中加热至700-900℃后，向所述真空炉中加入过量石墨烯粉体并维持在700-900℃加热20-40min，此时的铋金属与石墨烯粉体充分反应生成碳化铋，所述碳化铋与剩余过量的石墨烯粉体形成混合产物。
27.在一些实施方式中，所述铋金属与石墨烯粉体的质量比为1：2-1：10。在本实施例中，若铋金属与石墨烯粉体的质量比大于1:2，则铋金属过量，不能充分生成碳化铋；若铋金属与石墨烯粉体的质量比小于1:10，则石墨烯粉体在与铋金属充分反应后剩余过多，导致最终制备的新型光触媒复合杀菌材料中碳化铋占比较少，杀菌能力减弱。
28.在一些实施方式中，所述复合浆料中，塑料材料与石墨烯的质量比为1000：1-1000：5。在该比例范围内，可保证最终制备的新型光触媒复合杀菌材料具有较佳的机械强度。
29.在一些实施方式中，所述塑料材料为聚乙烯、聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或多种，但不限于此。
30.在一些实施方式中，还提供一种新型光触媒复合杀菌材料，其采用本发明所述新型光触媒复合杀菌材料的制备方法制得。本发明提供的新型光触媒复合杀菌材料中含有碳化铋，在光照的情况下，所述碳化铋中的铋会释放出一个电子，而自身形成一个空穴，复合杀菌材料中大量的碳化铋会释放出大量的电子并形成大量的空穴，即形成纳米筛；释放出的电子会和空气中的氧结合形成负氧离子，而空穴则会夺取空气中水蒸气的电子，形成氢氧自由基；所述氢氧自由基具有很强氧化性，可以氧化细菌细胞壁造成细菌死亡；同时氢氧自由基也会攻击空气中的甲醛，使其生成荃自由基和水，荃自由基又和负氧离子结合生成甲酸，甲酸又容易被纳米筛夺取电子，最后变成对人体无害的水和二氧化碳。也就是说，本发明提供的新型光触媒复合杀菌材料不仅能够杀菌，还具有去除空气中甲醛的功能，是一种健康的杀菌环保材料，具有广泛的市场应用价值。本发明制备的新型光触媒复合杀菌材料中还含有石墨烯，所述石墨烯和塑料材料形成类似混凝土结构，石墨烯类似石子作为骨架，塑料材料类似水泥作为基体，这样制得的复合杀菌材料机械强度可相对单独的塑料颗粒提升30％左右。
31.在一些实施方式中，还提供一种新型光触媒复合杀菌材料的应用，其中，将本发明所述的新型光触媒复合杀菌材料用于制备食品包装袋。在本实施例中，由于所述新型光触媒复合杀菌材料有碳化铋存在，有光触媒的作用，在光照的情况下可以有效去除甲醛异味并杀死部分细菌，因此，特别适合用来制备食品包装袋等产品。
32.下面通过具体实施例对本发明做进一步的解释说明：
33.实施例1
34.一种新型光触媒复合杀菌材料的制备方法，其包括步骤：
35.将铋金属放置在真空炉中加热至700℃后，向所述真空炉中加入过量石墨烯粉体并维持700℃加热40min，所述铋金属与石墨烯粉体的质量比为1：2，反应得到混合产物，所述混合产物包括碳化铋与石墨烯粉体；
36.将所述混合产物加入熔化的聚乙烯中并混合，得到复合浆料，所述复合浆料中聚乙烯与石墨烯粉体的质量比为1000：1；
37.将所述复合浆料进行拉丝并截断成颗粒，制得所述新型光触媒复合杀菌材料。
38.实施例2
39.一种新型光触媒复合杀菌材料的制备方法，其包括步骤：
40.将铋金属放置在真空炉中加热至800℃后，向所述真空炉中加入过量石墨烯粉体并维持800℃加热30min，所述铋金属与石墨烯粉体的质量比为15，反应得到混合产物，所述混合产物包括碳化铋与石墨烯粉体；
41.将所述混合产物加入熔化的聚丙烯中并混合，得到复合浆料，所述复合浆料中聚丙烯与石墨烯粉体的质量比为1000：3；
42.将所述复合浆料进行拉丝并截断成颗粒，制得所述新型光触媒复合杀菌材料。
43.实施例3
44.一种新型光触媒复合杀菌材料的制备方法，其包括步骤：
45.将铋金属放置在真空炉中加热至900℃后，向所述真空炉中加入过量石墨烯粉体并维持900℃加热20min，所述铋金属与石墨烯粉体的质量比为1：10，反应得到混合产物，所述混合产物包括碳化铋与石墨烯粉体；
46.将所述混合产物加入熔化的聚对苯二甲酸乙二醇酯中并混合，得到复合浆料，所述复合浆料中聚对苯二甲酸乙二醇酯与石墨烯粉体的质量比为1000：5；
47.将所述复合浆料进行拉丝并截断成颗粒，制得所述新型光触媒复合杀菌材料。
48.应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。