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表面烧结覆盖纳米TiO2的抗菌玻璃微珠的应用开发

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以直径为mm量级的玻璃微珠作为载体,将纳米TiO2烧结在玻璃微珠球面上,以

获得具有高效率、高时效杀菌、自洁等功能的纳米TiO2的抗菌玻璃微珠。

利用回旋烧结窑,在最佳的烧结温度等工艺条件下,烧结制备、获得表面均匀包裹着一薄层纳米TiO2粒子的玻璃微珠(以下称为纳米TiO2烧结玻璃微珠),纳米TiO2具有锐钛矿型晶体结构。纳米TiO2烧结玻璃微珠如下图1:

   

1:纳米TiO2烧结玻璃微珠

利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪对纳米TiO2烧结玻璃微珠的显微结构进行分析如下图2、图3,结果表明玻璃微珠表面烧结覆盖着的TiO2是纳米粒子。

   

2. 玻璃微珠表面的纳米TiO2粒子     3. 玻璃微珠表面粒子的XRD分析

如果玻璃微珠球体半径 R≈  0.5mm ,纳米TiO2的半径为  r≈60nm  则玻璃微珠单位面积球面上覆盖的纳米TiO2的分布密度 r  将大于1.12亿个/mm2。由此可见,如果进一步降低纳米TiO2的粒子尺寸,由于纳米粒子呈球面立体分布,必定大幅度提高纳米TiO2与空气接触的表面积,提高杀菌功能。

所制备的纳米TiO2烧结玻璃微珠送国家环保产品质量监督检验中心,按国标GB/T15979-2002标准进行有关杀菌性能的检测,结果为:对大肠杆菌的去除率> 99%,对金黄色葡萄球菌去除率> 99%;对链球菌去除率> 99%。

本产品具有高效率、高时效杀菌、自洁等功能,可广泛应用于医疗器械,病房手术室等洁净无菌场所;可用于家电、食品保鲜:由于玻璃微珠本身可以多色化可用于室内外装饰、除菌自洁,改善环境等等。

应用实例1:如下图4为48小时有无纳米TiO2的抗菌玻璃微珠的食品(烙饼)对比实验图片,左侧置于微珠之上的烙饼保持新鲜,右侧无放置微珠的烙饼已经长霉。

应用实例2:如下图5中左图为医院室内墙面有血迹污染,由于墙面喷涂有纳米TiO2玻璃微珠,三天后血迹淡化如中图,一周以后血迹消失如右侧图,纳米TiO2玻璃微珠显著起到了杀菌、自洁的作用。

       

4. 食品保鲜实验                                   图5. 无菌车间

由于玻璃微珠可以多色化,因此可以广泛应用于建筑业的内外装修,同时起着长效杀菌、自洁的作用。图6、图7为具有光照杀菌、永不褪色的复合纳米TiO2的抗菌玻璃微珠的玻化石漆的外墙装饰板、内墙装饰画。

   

6. 纳米玻化石漆外墙装饰                             图7. 纳米玻化石漆内墙装饰