CN115530183A - C/n@二氧化钛、金属氧化物掺杂c/n@二氧化钛及其纳米纤维与制备方法和杀菌设备 - Google Patents

C/n@二氧化钛、金属氧化物掺杂c/n@二氧化钛及其纳米纤维与制备方法和杀菌设备 Download PDF

Info

Publication number
CN115530183A
CN115530183A CN202211250824.5A CN202211250824A CN115530183A CN 115530183 A CN115530183 A CN 115530183A CN 202211250824 A CN202211250824 A CN 202211250824A CN 115530183 A CN115530183 A CN 115530183A
Authority
CN
China
Prior art keywords
tio
metal oxide
titanium dioxide
doped
preparation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202211250824.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115530183B (zh
Inventor
赵静
孙大陟
李丹丹
陈耀刚
邹治学
李燕勤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Kanghong Intelligent Health Technology Co ltd
Southwest University of Science and Technology
Original Assignee
Shenzhen Kanghong Intelligent Health Technology Co ltd
Southwest University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Kanghong Intelligent Health Technology Co ltd, Southwest University of Science and Technology filed Critical Shenzhen Kanghong Intelligent Health Technology Co ltd
Priority to CN202211250824.5A priority Critical patent/CN115530183B/zh
Publication of CN115530183A publication Critical patent/CN115530183A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115530183B publication Critical patent/CN115530183B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N59/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing elements or inorganic compounds
    • A01N59/16—Heavy metals; Compounds thereof
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N25/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators, characterised by their forms, or by their non-active ingredients or by their methods of application, e.g. seed treatment or sequential application; Substances for reducing the noxious effect of the active ingredients to organisms other than pests
    • A01N25/08—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators, characterised by their forms, or by their non-active ingredients or by their methods of application, e.g. seed treatment or sequential application; Substances for reducing the noxious effect of the active ingredients to organisms other than pests containing solids as carriers or diluents
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N25/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators, characterised by their forms, or by their non-active ingredients or by their methods of application, e.g. seed treatment or sequential application; Substances for reducing the noxious effect of the active ingredients to organisms other than pests
    • A01N25/34—Shaped forms, e.g. sheets, not provided for in any other sub-group of this main group
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01P—BIOCIDAL, PEST REPELLANT, PEST ATTRACTANT OR PLANT GROWTH REGULATORY ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR PREPARATIONS
    • A01P1/00—Disinfectants; Antimicrobial compounds or mixtures thereof
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/02—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using physical phenomena
    • A61L2/08—Radiation
    • A61L2/088—Radiation using a photocatalyst or photosensitiser
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/06—Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
    • B01J21/063—Titanium; Oxides or hydroxides thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • B01J27/24—Nitrogen compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J35/39—Photocatalytic properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/58—Fabrics or filaments
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/34—Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation
    • B01J37/341—Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation making use of electric or magnetic fields, wave energy or particle radiation
    • B01J37/342—Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation making use of electric or magnetic fields, wave energy or particle radiation of electric, magnetic or electromagnetic fields, e.g. for magnetic separation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2101/00—Chemical composition of materials used in disinfecting, sterilising or deodorising
    • A61L2101/02—Inorganic materials
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2202/00—Aspects relating to methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects
    • A61L2202/10—Apparatus features
    • A61L2202/13—Biocide decomposition means, e.g. catalysts, sorbents

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Pest Control & Pesticides (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Agronomy & Crop Science (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明涉及光催化杀菌技术领域，特别涉及一种C/N@TiO2材料、金属氧化物掺杂C/N@TiO2的材料及其纳米纤维、及各材料的制备方法、以及杀菌设备。本申请提供的C/N@TiO2材料，C/N@TiO2材料包括TiO2粒子和包覆在TiO2粒子表面的C/N层，C/N层为立体网状结构。C、N元素的掺杂使得氮原子2p轨道的电子态与氧原子2p轨道的电子态混合，使得带隙变窄，电子跃迁所需要的能量减少，使TiO2光催化范围拓展到可见光范围内，从而提高其对光催化范围的响应。同时，在二氧化钛表面形成的碳氮层，其结构为立体碳氮网络，可以增加电子存储性能，提电转化效率。

Description

C/N@二氧化钛、金属氧化物掺杂C/N@二氧化钛及其纳米纤维 与制备方法和杀菌设备
技术领域
本发明涉及光催化杀菌技术领域，特别涉及一种C/N@TiO2材料、金属氧化物掺杂C/N@TiO2的材料及其纳米纤维、及各材料的制备方法、以及杀菌设备。
背景技术
伴随着国家的发展，人们对生活环境，生活物质的质量要求日渐提高。人们对生物健康安全有了重新的认识，开始更加注重生活环境的安全性。由于新冠肺炎的主要传播途径为直接传播和气溶胶传播，因此，与我们息息相关的空气质量不得不被重视。空气中的硫氧化物、氮氧化物、可吸入颗粒物(PMIO)的悬浮颗粒，以及固体颗粒物上携带的细菌、病毒，都会威胁到人体健康。
由于二氧化钛用作抗菌材料，抗菌效果好，化学性质稳定且毒性低、成本低，已经被广泛应用。二氧化钛能够发挥杀菌作用，主要是利用光催化产生的空穴和形成于表面的活性氧类与细菌细胞或细胞内的组成成分进行生化反应，使细菌失活而导致细胞死亡，并且能使细菌死亡后产生的内毒素分解。但是可以促进二氧化钛光催化能力的可见光带较窄，只能在低于波长387.5nm 下激活，即只在紫外光照射下有催化活性，在可见光照射下不会受激发，太阳光中紫外光仅占4％～7％，需要较长时间才能取得理想的光催化效果，严重制约了它的催化效率，采用其他元素，比如Zn、Fe、Co、Cu等金属元素，以及C、S、N、I等非金属元素对二氧化钛进行掺杂，可以一定程度上提高激活电子的光带范围，使大部分太阳光及室内光可以提供光催化能力。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种C/N@TiO2材料，提高TiO2对光催化范围的响应。
为实现上述目的，本发明提出的一种C/N@TiO2材料，所述C/N@TiO2材料包括TiO2粒子和包覆在所述TiO2粒子表面的C/N层，所述C/N层为立体网状结构。
可选地，本发明提出的一种C/N@TiO2材料的制备方法，所述C/N@TiO2材料的制备方法包括以下步骤：
制备二氧化钛胶体；
将所述二氧化钛胶体和高分子化合物分散在有机溶剂中，去除有机溶剂后得到高分子化合物与二氧化钛胶体的复合材料；
将所述高分子化合物与二氧化钛胶体的复合材料置于真空或保护气体氛围中，在500℃-700℃温度下煅烧处理，煅烧后，得到C/N@TiO2材料。
可选地，所述二氧化钛胶体的制备步骤包括：
取钛酸丁酯加入到无水乙醇中，并搅拌，得到钛酸丁酯溶液；
在所述钛酸丁酯溶液中加入抑制剂水溶液，得到混合溶液，并使pH保持在2-3范围，搅拌后静置得到所述二氧化钛胶体；
和/或，所述高分子化合物为聚乙烯吡咯烷酮；
和/或，所述有机溶剂为乙醇；
和/或，所述二氧化钛胶体和所述高分子化合物的重量比为(1：1)-(1： 6)。
本申请还提供一种金属氧化物掺杂C/N@TiO2的材料，所述金属氧化物掺杂C/N@TiO2的材料包括金属氧化物和所述C/N@TiO2材料，其中，钛离子与金属离子的摩尔比为(1：1)-(12：1)。
可选地，所述金属氧化物包括氧化铁、氧化锌中的一种或两者的混合。
可选地，所述金属氧化物掺杂C/N@TiO2的材料的制备方法，包括以下步骤：将所述C/N@TiO2材料破碎至粉末状，将所述C/N@TiO2材料与所述金属氧化物粉末混合，并置于真空或保护气体氛围中，在500℃-700℃温度下煅烧处理，煅烧后，制得所述金属氧化物掺杂C/N@TiO2的材料。
本申请还提供一种金属氧化物掺杂C/N@TiO2的纳米纤维，所述金属氧化物掺杂C/N@TiO2的纳米纤维包括纳米纤维和如权利要求4或5中任一项所述的金属氧化物掺杂C/N@TiO2的材料，所述金属氧化物掺杂C/N@TiO2的材料负载在所述纳米纤维上。
可选地，所述金属氧化物掺杂C/N@TiO2的纳米纤维的制备方法，包括以下步骤：
将金属氧化物掺杂C/N@TiO2的材料与聚合物加到溶剂中，搅拌，得到聚合物纺丝溶液；
将聚合物纺丝溶液加入到静电纺丝装置的注射器中，然后在电压下，于注射器的喷丝针头、接收台上进行纺丝，所述得到金属氧化物掺杂C/N@TiO2的纳米纤维。
可选地，所述金属氧化物掺杂C/N@TiO2的材料与聚合物的质量比为(1： 10)-(1：1)；
所述聚合物为聚丙烯腈；
所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。
本申请提供的一种杀菌设备，包括滤网，所述滤网设置有所述的金属氧化物掺杂C/N@TiO2的纳米纤维。
本申请提供的C/N@TiO2材料，C/N@TiO2材料包括TiO2粒子和包覆在TiO2粒子表面的C/N层，C/N层为立体网状结构。C、N元素的掺杂使得氮原子2p 轨道的电子态与氧原子2p轨道的电子态混合，使得带隙变窄，电子跃迁所需要的能量减少，使TiO2光催化范围拓展到可见光范围内，从而提高其对光催化范围的响应。同时，在二氧化钛表面形成的碳氮层，其结构为立体碳氮网络，可以增加电子存储性能，提电转化效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明C/N@TiO2材料的制备方法；
图2为本发明C/N@TiO2材料的结构示意图；
图3为本发明金属氧化物掺杂C/N@TiO2纳米纤维的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B为例”，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
纳米TiO2因性能稳定、成本低廉、无毒无害且光催化效果优异而备受关注。尽管TiO2优点诸多，但在光催化的实际应用领域仍然存在以下缺点：
(1)纳米TiO2可见光利用率低。锐钛矿型TiO2带隙能为3.2eV，必须采用如杀菌灯、高压汞灯和紫外线等产生的波长小于387nm的紫外光照射，但是紫外光在太阳光能量的总量中只有3～5％的微小比重，太阳光能量中45％的可见光无法使纳米TiO2光催化剂降解污染物质，这大大限制了TiO2的实际应用。
(2)TiO2半导体光生电子-空穴复合率高。当照射光的激发波长小于 387nm时，TiO2吸收光产生光生电子-空穴对，电子和空穴分别迁移至TiO2表面与其吸附的物质发生反应产生具有强氧化能力的·O2和·OH，进一步氧化还原污染物。但是，迁移过程中的电子和空穴极易复合而猝灭失活，进而大大降低TiO2的光催化性能。
因此，采取适当的改性手段光生载流子复合的几率至关重要。
如图2所示，本申请提供的C/N@TiO2材料，C/N@TiO2材料包括TiO2粒子和包覆在TiO2粒子表面的C/N层，C/N层为立体网状结构。C、N元素的掺杂使得氮原子2p轨道的电子态与氧原子2p轨道的电子态混合，使得带隙变窄，电子跃迁所需要的能量减少，使TiO2光催化范围拓展到可见光范围内，从而提高其对光催化范围的响应。同时，在二氧化钛表面形成的碳氮层，其结构为立体碳氮网络，可以增加电子存储性能，提电转化效率。
目前见诸报端的对TiO2的改性方法相当多，主要有金属及非金属掺杂、形貌改性、染料光敏化、贵金属沉积和半导体复合等。其中半导体复合是改性纳米TiO2方法中用得较多的一种方法。不同的半导体由于禁带位置不同，进行复合后可以延伸吸收光谱的区域，当光照射时，由于能级之间的差异，半导体之间发生电子空穴的跃迁和转移，可以有效提高复合体系中电子及空穴的分离效率。
目前围绕TiO2进行的改性研究在一定程度上增强了TiO2的催化性能，但仍存在一些问题：如水热法、溶胶-凝胶法、气相沉积法等制备方法复杂，流程繁琐，耗时长。
本申请重点研究了C、N掺杂二氧化钛，提高二氧化钛在可见光照下的催化能力，本发明的主要目的是提供一种C/N@TiO2材料，旨在提供一种简单的方法制备C/N@TiO2材料，以简化生产成本，利于实现工业化应用。
如图1所示，本申请提供的C/N@TiO2材料，C/N@TiO2材料的制备方法包括以下步骤：制备二氧化钛胶体；将二氧化钛胶体和高分子化合物分散在有机溶剂中，去除有机溶剂后得到高分子化合物与二氧化钛胶体的复合材料；将高分子化合物与二氧化钛胶体的复合材料置于真空或保护气体氛围中，在 500℃-700℃温度下煅烧处理，煅烧后，得到C/N@TiO2材料。该制备方法简单，可实现大量生产，节省工业化生产成本，且C/N@TiO2材料，由于C、N 元素的掺杂使得氮原子2p轨道的电子态与氧原子2p轨道的电子态混合，使得带隙变窄，电子跃迁所需要的能量减少，使TiO2光催化范围拓展到可见光范围内，从而提高其对光催化范围的响应。
可以理解的是，煅烧后得到的C/N@TiO2材料尺寸较大，为了方便使用，可以将C/N@TiO2材料进行破碎，例如采用碾磨的方式磨成合适的尺寸，当然还可以采用其他方式进行破碎，具体不作限定。破碎后的尺寸可以是纳米尺寸，也可以是微米尺寸，具体不作限定，理论上尺寸越小，比表面积越大，杀菌效果会更好。
其中，高分子化合物为含有C和N元素的高分子聚合物，可以根据需要进行选择，具体不作限定，例如可以是聚酰胺类高分子聚合物。
其中，有机溶剂用于溶解高分子聚合物和二氧化钛胶体，具体类型不作限定，可以是乙醇、甲醇等。且除去有机溶剂的方法可以是在一定温度下蒸发去除，也可以是自然挥发，根据生产效率的考量，优选采用在一定温度下蒸发去除有机溶剂。
煅烧的温度可以是500℃、600℃、700℃，煅烧后碾磨得到C/N@TiO2材料，其中C和N材料包覆在TiO2表面，且并而非完全包覆，以使得TiO2暴露出来，以便于在光照条件下发挥光催化功能。
目前制备二氧化钛胶体的方法较多，专利文献和学术研究中均公开有相关的制备方法，研究人员可根据具体要求进行制备，本申请并不限定二氧化钛胶体的制备。粉体与胶体性质不同，TiO2胶体的活性更大，粒径更小，二氧化钛胶体相比二氧化钛粉末具有更多的活性位点，在制备过程中，高分子聚合物容易吸附在二氧化钛胶体表面，提高C和N包覆在TiO2表面的量，且，二氧化钛胶体粒径更小，使得制备的产品具有更大的比表面积。
进一步地，从经济成本考虑，本申请采用溶胶凝胶法制备二氧化钛胶体，二氧化钛胶体的制备步骤包括：取钛酸丁酯加入到无水乙醇中，并搅拌，得到钛酸丁酯溶液；在钛酸丁酯溶液中加入抑制剂水溶液，得到混合溶液，并使pH保持在2-3范围，搅拌后静置得到二氧化钛胶体。
其中，钛酸丁酯用作钛源制备二氧化钛胶体，钛酸丁酯水解形成溶胶，然后使溶质聚合凝胶化，得到二氧化钛胶体，抑制剂水溶液用以抑制钛酸丁酯的剧烈水解，其可以是冰醋酸、二乙醇胺等溶液，用以减缓水解速率。
进一步地，高分子化合物为聚乙烯吡咯烷酮。
和/或，有机溶剂为乙醇，乙醇毒性小，价格便宜，适合工业化生产。
和/或，二氧化钛胶体和高分子化合物的重量比为(1：1)-(1：6)，也即，可以根据需要制备不同C和N包覆量的C/N@TiO2材料，例如，二氧化钛胶体和高分子化合物的重量比可以是1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6。
采用聚乙烯吡咯烷酮对二氧化钛进行碳/氮掺杂的新方法，能够改善二氧化钛禁带宽度窄的问题，使其在可见光下可以发挥光催化抗菌性能。
聚乙烯吡咯烷酮PVP极易溶于水，又溶于大部分有机溶剂，生物相容性好，作为C和N提供的原材料使用，实验过程简单。在TiO2表面形成碳层后，还可以在TiO2之间形构成立体网络，当在可见光照射下，激发出来的电子将转移到二氧化钛表面的碳网中，从而实现对电子的存储。当光照条件减弱后，这些游离态的电子被氧气捕集从而产生超氧自由基·O2–，进而提高空气净化的效果。
C、S、N、I等非金属元素对二氧化钛进行掺杂，可以一定程度上提高激活电子的光带范围，使大部分太阳光及室内光可以提供光催化能力。由于TiO2存在只能吸收紫外光谱、光生电子与空穴易结合等不足的去缺点。这里我们研究了C、N掺杂二氧化钛，提高二氧化钛在可见光照下的催化能力。由于C、 N元素的掺杂使得氮原子2p轨道的电子态与氧原子2p轨道的电子态混合，使得带隙变窄，电子跃迁所需要的能量减少，使光催化范围拓展到可见光范围内，同时抑制电子-空穴对的复合，从而提高其对光催化范围的响应。
因为掺杂的碳/氮元素导致二氧化钛的吸收波长向可见光区发生红移，使其在可见光范围(390-780nm)内也能受激发从而发挥其光催化氧化的作用。碳/氮元素掺杂的比例越大，样品的最大吸收波长产生的红移越大，对可见光的利用更充分，但当碳/氮元素掺杂过量时二氧化钛的催化效率反而因为光生电子与空穴的复合速率增大而略有下降，因此氧空位被氮元素所取代的数量与电子空穴的复合速率间需达到一个协调的关系才能保证较高的光催化效率，因此，二氧化钛胶体和高分子化合物的重量比为(1：1)-(1：6)。
例如，碳/氮掺杂二氧化钛制备方法为：首先量取10mL的钛酸丁酯加入 40mL无水乙醇中，以150r/min的速度用磁力搅拌器搅拌1h；然后在3mL去离子水中滴加0.6mL冰醋酸配制成抑制剂，使pH值保持在2-3；将上述两种溶液混合，以150r/min搅拌1.5h，静置得到胶体。将胶体重新分散在200mL 含有适量聚乙烯吡咯烷酮PVP(MW＝40,000)的乙醇中。乙醇在55℃下完全蒸发后，将PVP/TiO2复合材料在660℃下热处理形成C/N/TiO2复合材料并研磨成黑色粉末，命名为C/N@TiO2，可以理解的是，碾磨的尺寸可在纳米级别或微米级别，具体根据需要进行不同尺寸的碾磨。
本申请还提供一种金属氧化物掺杂C/N@TiO2的材料，金属氧化物掺杂 C/N@TiO2的材料包括金属氧化物和C/N@TiO2材料，其中，钛离子与金属离子的摩尔比为(1：1)-(12：1)，也即，钛离子与金属离子的摩尔比可以是 1：1、2：1、3：1、4：1、5：1、6：1、7：1、8：1、9：1、10：1、11：1、 12：1，具体不作限定，根据需要进行选择。
也即，在C/N@TiO2材料的基础上，进一步再复合金属氧化物，进一步提高二氧化钛在可见光照下的催化能力。
由于阴离子的特殊性，一方面，非金属掺杂光催化剂难以用共沉淀等简单的化学方法获得，故本发明提出一种简单的C、N掺杂二氧化钛的方法，简化掺杂工艺，有利于实现工业化。另一方面，阴离子掺杂本质上会带来大量电荷载流子复合的严重问题，这会在很大程度上限制他们在黑暗中的光催化能力。因此，通过设计一个可见光光触媒***，可提供增强通过最小化电荷载流子复合来提高光催化效率。将它的一些光催化活性存储在“记忆”中，因此一旦光激发关闭，催化剂仍然在很长一段时间内保持活跃。
其中，可见光光触媒***，是指光照条件下，拓宽TiO2作用发挥的光吸收范围，抑制电子-空穴对的复合，同时可以实现激发电子的“存储”***。聚乙烯吡咯烷酮PVP作为高分子源，在二氧化钛表面形成的碳氮层的同时，可以在二氧化钛颗粒之间形成立体碳氮网络，增加电子存储性能，提电转化效率。
由于光照射是二氧化钛发挥光催化能力的必要条件，但是在一些场景下，需要在夜间黑暗条件下也能发挥杀菌功能。因此，通过复合金属氧化物的方式，在黑暗条件下给二氧化钛提供电子、形成空穴的条件，便可发挥持续的杀菌功能。在光照条件下，C/N@TiO2产生的电子可以移动到金属氧化物纳米颗粒中，这些电子被捕获在金属氧化物纳米颗粒的表面上,金属氧化物被还原为金属离子的纳米颗粒，电荷载流子的俘获可以降低e/h+对的复合率，从而增加电荷载流子的寿命，便有利于提高光活性。当可见光关闭时，金属氧化物纳米粒子将电子释放到C/N@TiO2基体中，该基体可以与氧/水反应，通过以下反应产生自由基：
O2+e-→O2 -；2O2 -+2H→2·HO+O2
其中O2 -和·OH都是高反应性自由基，可以使金属氧化物掺杂的C/N@TiO2材料在无光条件下持续发挥灭菌作用。
进一步地，金属氧化物包括氧化铁、氧化锌中的一种或两者的混合。
进一步地，金属氧化物掺杂C/N@TiO2的材料的制备方法，包括以下步骤：将C/N@TiO2材料破碎至粉末状，将C/N@TiO2材料与金属氧化物粉末混合，并置于真空或保护气体氛围中，在500℃-700℃温度下煅烧处理，煅烧后，制得C/N@TiO2与金属氧化物的复合材料。
将C/N@TiO2材料与金属氧化物粉末混合后煅烧可以去除杂质，同时增大复合材料比表面积，提高催化效率。
金属氧化物的复合能够弥补二氧化钛光吸收带隙窄的问题，拓宽光吸收范围，提高光催化剂对太阳能的利用率。
另一方面，由于二氧化钛与金属氧化物的能级不同，二者在复合相互接触时，会因为光激发，发生光生载流子的运输与分离。空穴和光生电子会分别移向能级不同的价带和导带，即将金属氧化物与二氧化钛进行复合，可以促进光生电子与空穴的分离，提高光电转换效率。
C/N@TiO2与金属氧化物的复合材料能够在黑暗条件下实现杀菌功能。
例如，金属氧化物掺杂C/N@TiO2的材料的制备方法为：将C/N@TiO2粉末与金属氧化物粉末按照一定比例混合均匀，在600℃下煅烧2h，制得金属氧化物掺杂C/N@TiO2光催化复合材料。
进一步地，如图3所示，本申请提供一种金属氧化物掺杂C/N@TiO2的纳米纤维，金属氧化物掺杂C/N@TiO2的纳米纤维包括纳米纤维和金属氧化物掺杂C/N@TiO2的材料，金属氧化物掺杂C/N@TiO2的材料负载在纳米纤维上。
也即，将复合颗粒负载在纳米纤维上，可以显著提高颗粒与病菌的接触面积，从而提高材料的抗菌能力。
进一步地，金属氧化物掺杂C/N@TiO2的纳米纤维的制备方法，包括以下步骤：将金属氧化物掺杂C/N@TiO2的材料与聚合物加到溶剂中，搅拌，得到聚合物纺丝溶液；将聚合物纺丝溶液加入到静电纺丝装置的注射器中，然后在电压下，于注射器的喷丝针头、接收台上进行纺丝，得到金属氧化物掺杂 C/N@TiO2的纳米纤维。
其中，聚合物用于制备纺丝，例如可以是氯纶，腈纶，维纶，醋纤等，具体不作限定，溶剂用于溶解聚合物。
进一步地，金属氧化物掺杂C/N@TiO2的材料与聚合物的质量比为(1： 10)-(1：1)，例如，可以是1：10、1：9、1：8、1：7、1：6、1：5、1： 4、1：3、1：2、1：1。根据调整质量比来调控纳米纤维上负载的金属氧化物掺杂C/N@TiO2的材料的量，具体不作限定，根据需要进行选择。
聚合物为聚丙烯腈。溶剂为N,N-二甲基甲酰胺，用于溶解聚丙烯腈。
例如，金属氧化物掺杂C/N@TiO2纳米纤维的制备方法为：将1g的金属氧化物掺杂C/N@TiO2的复合材料与1.5g聚丙烯腈加入10mLN,N-二甲基甲酰胺中，常温搅拌12h，得到均匀的静电纺丝前驱液。将电纺前驱液置于15mL带针头的塑料注射器中，针头型号为20号金属针头。利用注射泵与注射器相连，将注射速率控制在1.00mL/h，距离针头10cm处放置铺有铝箔的金属接收板，在针头和接收板间施加12kV的高压电。通过静电纺丝最终得到纳米纤维负载掺杂碳/氮@TiO2的复合纤维，命名为金属氧化物掺杂C/N@TiO2纳米纤维。
进一步地，本申请还提供一种杀菌设备，杀菌设备包括滤网，滤网设置有金属氧化物掺杂C/N@TiO2的纳米纤维。例如，杀菌设备可以是空气净化器，空气净化器上设置有滤网，滤网设置有金属氧化物掺杂C/N@TiO2的纳米纤维，该空气净化器在光照条件或黑暗条件下均具有杀菌效果，扩展了二氧化钛的杀菌环境。采用金属氧化物与C/N@TiO2进行掺杂复合，可以在无光条件下，持续发挥抗菌效果，为材料在空气净化器中24小时发挥抗菌效果奠定了基础。另一方面，通过静电纺丝的方式得到负载金属氧化物掺杂C/N@TiO2纳米纤维，增加了颗粒与病菌的接触概率以及接触面积，从而保证抗菌效果。
也即，本申请第一方面采用简单的方法，实现二氧化钛的碳/氮元素掺杂，提高二氧化钛在可见光波长范围发挥光催化作用，在室内光照下增强其灭菌能力和效率。
第二方面，通过金属氧化物与碳/氮掺杂的二氧化钛进行复合，制备金属氧化物掺杂C/N@TiO2的材料，提供在黑暗条件下也能发挥杀菌功能的材料。
第三方面，通过电纺丝的技术制备金属氧化物掺杂C/N@TiO2纳米纤维，形成具有更大比表面积的灭菌纤维材料，以实现黑暗条件下依然具有高效的灭菌性能。
本申请为实现二氧化钛在光照或黑暗条件均具有较好的杀菌效果，制备了金属氧化物掺杂C/N@TiO2的纳米纤维，将该材料应用于杀菌设备，例如空气净化器，使空气净化器持续保持高效灭菌性能。
实施例
1、实验材料
表1实验材料列表
Figure BDA0003886033230000111
2、具体实施例
碳/氮掺杂二氧化钛制备方法
C/N掺杂量对二氧化钛抗菌性能的影响：m TiO2：m PVP范围为1：1-1： 6。
实施例1：
碳/氮掺杂二氧化钛制备方法：(二氧化钛胶体和所述聚乙烯吡咯烷酮的重量比为1：1)。
首先量取10mL的钛酸丁酯加入40mL无水乙醇中，以150r/min的速度用磁力搅拌器搅拌1h；然后在3mL去离子水中滴加0.6mL冰醋酸配制成抑制剂，使pH值保持在2-3；将两种溶液混合，以150r/min搅拌1.5h，静置得到胶体。将胶体重新分散在200mL含有2.25gPVP的乙醇中。乙醇在55℃下完全蒸发后，将PVP/TiO2复合材料在660℃下热处理形成C/N/TiO2复合材料并研磨成黑色粉末，命名为C/N@TiO2。
实施例2：
碳/氮掺杂二氧化钛制备方法：(二氧化钛胶体和所述聚乙烯吡咯烷酮的重量比为1：2)。
首先量取10mL的钛酸丁酯加入40mL无水乙醇中，以150r/min的速度用磁力搅拌器搅拌1h；然后在3mL去离子水中滴加0.6mL冰醋酸配制成抑制剂，使pH值保持在2-3；将两种溶液混合，以150r/min搅拌1.5h，静置得到胶体。将胶体重新分散在200mL含有4.50gPVP的乙醇中。乙醇在55℃下完全蒸发后，将PVP/TiO2复合材料在660℃下热处理形成C/N/TiO2复合材料并研磨成黑色粉末，命名为C/N@TiO2。
实施例3：
碳/氮掺杂二氧化钛制备方法：(二氧化钛胶体和所述聚乙烯吡咯烷酮的重量比为1：4)。
首先量取10mL的钛酸丁酯加入40mL无水乙醇中，以150r/min的速度用磁力搅拌器搅拌1h；然后在3mL去离子水中滴加0.6mL冰醋酸配制成抑制剂，使pH值保持在2-3；将两种溶液混合，以150r/min搅拌1.5h，静置得到胶体。将胶体重新分散在200mL含有9.0gPVP的乙醇中。乙醇在55℃下完全蒸发后，将PVP/TiO2复合材料在660℃下热处理形成C/N/TiO2复合材料并研磨成黑色粉末，命名为C/N@TiO2。
实施例4：
碳/氮掺杂二氧化钛制备方法：(二氧化钛胶体和所述聚乙烯吡咯烷酮的重量比为1：6)。
首先量取10mL的钛酸丁酯加入40mL无水乙醇中，以150r/min的速度用磁力搅拌器搅拌1h；然后在3mL去离子水中滴加0.6mL冰醋酸配制成抑制剂，使pH值保持在2-3；将得的溶液混合，以150r/min搅拌1.5h，静置得到胶体。将胶体重新分散在200mL含有13.5gPVP的乙醇中。乙醇在55℃下完全蒸发后，将PVP/TiO2复合材料在660℃下热处理形成C/N/TiO2复合材料并研磨成黑色粉末，命名为C/N@TiO2。
金属氧化物掺杂量对二氧化钛抗菌性能的影响：nTi：nM(金属)范围为(1：1)-(12：1)。
取实施例3条件下制备的C/N@TiO2粉末于实施例5-实施例13。
实施例5-实施例8为ZnO的实施例
实施例5：
S1.ZnO与C/N@TiO2的掺杂
将C/N@TiO2粉末分别与ZnO粉末混合均匀，(nTi：nZn＝2:1)，在600℃下煅烧2h，制得ZnO掺杂C/N@TiO2光催化复合材料。
S2.纳米纤维负载金属氧化物掺杂C/N@TiO2材料的制备
将1g的ZnO掺杂碳/氮@TiO2的复合材料与1.5g聚丙烯腈(12％)加入 10mLN,N-二甲基甲酰胺中，常温搅拌12h，得到均匀的静电纺丝前驱液。将电纺前驱液置于15mL带针头的塑料注射器中，针头型号为20号金属针头。利用注射泵与注射器相连，将注射速率控制在1.00mL/h，距离针头10cm处放置铺有铝箔的金属接收板，在针头和接收板间施加12kV的高压电。通过静电纺丝最终得到纳米纤维负载掺杂碳/氮@TiO2的复合纤维，命名为 ZnO-C/N@TiO2。
实施例6：
S1.ZnO与C/N@TiO2的掺杂
将C/N@TiO2粉末分别与ZnO粉末混合均匀，(nTi：nZn＝4:1)，在600℃下煅烧2h，制得ZnO掺杂C/N@TiO2光催化复合材料。
S2.同实施例5的操作步骤。
实施例7：
S1.ZnO与C/N@TiO2的掺杂
将C/N@TiO2粉末分别与ZnO粉末混合均匀，(nTi：nZn＝6:1)，在600℃下煅烧2h，制得ZnO掺杂C/N@TiO2光催化复合材料。
S2.同实施例5的操作步骤。
实施例8：
S1.ZnO与C/N@TiO2的掺杂
将C/N@TiO2粉末分别与ZnO粉末混合均匀，(nTi：nZn＝12:1)，在600℃下煅烧2h，制得ZnO掺杂C/N@TiO2光催化复合材料。
S2.同实施例5的操作步骤。
实施例9-实施例11为Fe2O3的实施例
实施例9：
S1.Fe2O3与C/N@TiO2的掺杂
将C/N@TiO2粉末分别与Fe2O3粉末混合均匀，(nTi：nFe＝1:1)，在600℃下煅烧2h，制得Fe2O3掺杂C/N@TiO2光催化复合材料。
S2.纳米纤维负载金属氧化物掺杂C/N@TiO2材料的制备
将1g的Fe2O3掺杂碳/氮@TiO2的复合材料与1.5g聚丙烯腈(12％)加入 10mLN,N-二甲基甲酰胺中，常温搅拌12h，得到均匀的静电纺丝前驱液。将电纺前驱液置于15mL带针头的塑料注射器中，针头型号为20号金属针头。利用注射泵与注射器相连，将注射速率控制在1.00mL/h，距离针头10cm处放置铺有铝箔的金属接收板，在针头和接收板间施加12kV的高压电。通过静电纺丝最终得到纳米纤维负载Fe2O3掺杂碳/氮@TiO2的复合纤维，命名为Fe2O3-C/N@TiO2。
实施例10：
S1.Fe2O3与C/N@TiO2的掺杂
将C/N@TiO2粉末分别与Fe2O3粉末混合均匀，(nTi：nFe＝3:1)，在600℃下煅烧2h，制得Fe2O3掺杂C/N@TiO2光催化复合材料。
S2.同实施例9的操作步骤。
实施例11：
S1.Fe2O3与C/N@TiO2的掺杂
将C/N@TiO2粉末分别与Fe2O3粉末混合均匀，(nTi：nFe＝5:1)，在600℃下煅烧2h，制得Fe2O3掺杂C/N@TiO2光催化复合材料。
S2.同实施例9的操作步骤。
实施例12：Fe2O3+ZnO最优添加比(4：1)
S1.Fe2O3+ZnO与C/N@TiO2的掺杂
将C/N@TiO2粉末分别与Fe2O3、ZnO粉末混合均匀，(nTi：nFe：nZn＝4： 0.5：0.5)，在600℃下煅烧2h，制得Fe2O3+ZnO掺杂C/N@TiO2光催化复合材料。
S2.纳米纤维负载金属氧化物掺杂C/N@TiO2材料的制备
将1g的Fe2O3+ZnO掺杂C/N@TiO2的复合材料与1.5g聚丙烯腈(12％)加入10mLN,N-二甲基甲酰胺中，常温搅拌12h，得到均匀的静电纺丝前驱液。将电纺前驱液置于15mL带针头的塑料注射器中，针头型号为20号金属针头。利用注射泵与注射器相连，将注射速率控制在1.00mL/h，距离针头10cm处放置铺有铝箔的金属接收板，在针头和接收板间施加12kV的高压电。通过静电纺丝最终得到纳米纤维负载Fe2O3+ZnO掺杂C/N@TiO2的复合纤维，命名为Fe2O3+ZnO-C/N@TiO2。
效果对比：
参照GB/T30706-2014可见光照射下光催化抗菌材料及制品抗菌性能测试方法及评价方法，测试制备的抗菌材料在可见光照射条件下，以及无光条件下的抗菌性能。对C/N@TiO2、金属氧化物掺杂C/N@TiO2材料分别进行抗菌性能测试，确定的比例范围。
根据实验结果，确定的二氧化钛胶体和所述高分子化合物的重量比为 mTiO2：mPVP(聚乙烯吡咯烷酮)范围为(1：1)-(1：4)。
根据实验结果，确定的钛离子与金属离子的摩尔比为nTi：nMO(金属氧化物)范围为(1：1)-(1：6)。
新材料灭菌性能的测试方法：
参见GB/T30706-2014可见光照射下光催化抗菌材料及制品抗菌性能测试方法及评价。
(1)在可见光照射/黑暗条件下，对掺杂有不同量的C/N元素的二氧化钛粉末分别进行抗菌性能测试，确定的C/N掺杂的比例范围。
(2)在可见光照射/黑暗条件下，对含有不同质量、不同种类的金属氧化物复合C/N@TiO2纳米纤维材料分别进行抗菌性能测试，确定的金属氧化物的掺杂范围。
表2光催化抗菌材料的抗菌性能对比
Figure BDA0003886033230000151
Figure BDA0003886033230000161
在可见光和无光两种条件下，碳/氮包覆二氧化钛，及与金属氧化物复合后的催化材料的抑菌情况见表2。表2中，序号1表示的是未进行碳氮包覆的二氧化钛，作为空白实施例，在无光条件下，未进行碳氮包覆的的二氧化钛的抑菌效率很低，表明碳/氮掺杂的TiO2可以提高其抗菌效果。碳/氮掺杂后的TiO2随着与金属金属氧化物的复合，抑菌效果良好。
上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种C/N@TiO2材料，其特征在于，所述C/N@TiO2材料包括TiO2粒子和包覆在所述TiO2粒子表面的C/N层，所述C/N层为立体网状结构。
2.权利要求1所述的C/N@TiO2材料的制备方法，其特征在于，所述C/N@TiO2材料的制备方法包括以下步骤：
制备二氧化钛胶体；
将所述二氧化钛胶体和高分子化合物分散在有机溶剂中，去除有机溶剂后得到高分子化合物与二氧化钛胶体的复合材料；
将所述高分子化合物与二氧化钛胶体的复合材料置于真空或保护气体氛围中，在500℃-700℃温度下煅烧处理，煅烧后，得到C/N@TiO2材料。
3.如权利要求2所述的C/N@TiO2材料的制备方法，其特征在于，所述二氧化钛胶体的制备步骤包括：
取钛酸丁酯加入到无水乙醇中，并搅拌，得到钛酸丁酯溶液；
在所述钛酸丁酯溶液中加入抑制剂水溶液，得到混合溶液，并使pH保持在2-3范围，搅拌后静置得到所述二氧化钛胶体；
和/或，所述高分子化合物为聚乙烯吡咯烷酮；
和/或，所述有机溶剂为乙醇；
和/或，所述二氧化钛胶体和所述高分子化合物的重量比为(1：1)-(1：6)。
4.一种金属氧化物掺杂C/N@TiO2的材料，其特征在于，所述金属氧化物掺杂C/N@TiO2的材料包括金属氧化物和权利要求1所述C/N@TiO2材料，其中，钛离子与金属离子的摩尔比为(1：1)-(12：1)。
5.如权利要求4所述的金属氧化物掺杂C/N@TiO2的材料，其特征在于，所述金属氧化物包括氧化铁、氧化锌中的一种或两者的混合。
6.如权利要求4或5所述的金属氧化物掺杂C/N@TiO2的材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将所述C/N@TiO2材料破碎至粉末状，将所述C/N@TiO2材料与所述金属氧化物粉末混合，并置于真空或保护气体氛围中，在500℃-700℃温度下煅烧处理，煅烧后，制得所述金属氧化物掺杂C/N@TiO2的材料。
7.一种金属氧化物掺杂C/N@TiO2的纳米纤维，其特征在于，所述金属氧化物掺杂C/N@TiO2的纳米纤维包括纳米纤维和如权利要求4或5中任一项所述的金属氧化物掺杂C/N@TiO2的材料，所述金属氧化物掺杂C/N@TiO2的材料负载在所述纳米纤维上。
8.如权利要求7所述的金属氧化物掺杂C/N@TiO2的纳米纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将金属氧化物掺杂C/N@TiO2的材料与聚合物加到溶剂中，搅拌，得到聚合物纺丝溶液；
将聚合物纺丝溶液加入到静电纺丝装置的注射器中，然后在电压下，于注射器的喷丝针头、接收台上进行纺丝，所述得到金属氧化物掺杂C/N@TiO2的纳米纤维。
9.如权利要求8所述的金属氧化物掺杂C/N@TiO2的纳米纤维的制备方法，其特征在于，所述金属氧化物掺杂C/N@TiO2的材料与聚合物的质量比为(1：10)-(1：1)；
所述聚合物为聚丙烯腈；
所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。
10.一种杀菌设备，其特征在于，包括滤网，所述滤网设置有如权利要求7所述的金属氧化物掺杂C/N@TiO2的纳米纤维。
CN202211250824.5A 2022-10-12 2022-10-12 C/n@二氧化钛、金属氧化物掺杂c/n@二氧化钛及其纳米纤维与制备方法和杀菌设备 Active CN115530183B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211250824.5A CN115530183B (zh) 2022-10-12 2022-10-12 C/n@二氧化钛、金属氧化物掺杂c/n@二氧化钛及其纳米纤维与制备方法和杀菌设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211250824.5A CN115530183B (zh) 2022-10-12 2022-10-12 C/n@二氧化钛、金属氧化物掺杂c/n@二氧化钛及其纳米纤维与制备方法和杀菌设备

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115530183A true CN115530183A (zh) 2022-12-30
CN115530183B CN115530183B (zh) 2023-11-07

Family

ID=84733863

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211250824.5A Active CN115530183B (zh) 2022-10-12 2022-10-12 C/n@二氧化钛、金属氧化物掺杂c/n@二氧化钛及其纳米纤维与制备方法和杀菌设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115530183B (zh)

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060210798A1 (en) * 2005-03-16 2006-09-21 Clemens Burda Doped metal oxide nanoparticles and methods for making and using same
CN101905153A (zh) * 2010-07-21 2010-12-08 江苏大学 ZnO掺杂TiO2复合空心球的制备方法及其应用
CN102527421A (zh) * 2011-11-10 2012-07-04 重庆工商大学 C和N双掺杂纳米TiO2光催化剂及其制备方法
CN104056612A (zh) * 2014-05-29 2014-09-24 浙江理工大学 一种金属氧化物/二氧化硅杂化纳米纤维光催化材料的制备方法
CN106245158A (zh) * 2016-08-15 2016-12-21 江苏师范大学 氮掺杂碳/二氧化钛复合纳米纤维载体的制备方法
CN106287978A (zh) * 2016-09-13 2017-01-04 黄于展 纳米复合抗菌高压电场负离子过滤装置
CN107337234A (zh) * 2017-08-09 2017-11-10 张家港市六福新材料科技有限公司 一种氧化锌‑二氧化钛复合材料的制备方法
CN108160122A (zh) * 2016-12-07 2018-06-15 中国科学院大连化学物理研究所 复合材料和复合材料为载体的催化剂及其制备和应用
CN110499497A (zh) * 2019-08-26 2019-11-26 南方科技大学 二氧化钛纳米薄膜制备方法及二氧化钛纳米薄膜
US20200122130A1 (en) * 2018-10-22 2020-04-23 Soochow University Two-dimensional nitrogen-doped carbon-based titanium dioxide composite material, and preparation method and application thereof for degrading and removing organic pollutants in water
CN111530485A (zh) * 2019-11-25 2020-08-14 中国石油大学(华东) 碳、氮共掺杂的二氧化钛纳米材料及其制备方法和应用
CN113578361A (zh) * 2021-07-22 2021-11-02 南京工业大学 一种纳米C/N/Si/TiO2光催化复合材料的制备方法

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060210798A1 (en) * 2005-03-16 2006-09-21 Clemens Burda Doped metal oxide nanoparticles and methods for making and using same
CN101905153A (zh) * 2010-07-21 2010-12-08 江苏大学 ZnO掺杂TiO2复合空心球的制备方法及其应用
CN102527421A (zh) * 2011-11-10 2012-07-04 重庆工商大学 C和N双掺杂纳米TiO2光催化剂及其制备方法
CN104056612A (zh) * 2014-05-29 2014-09-24 浙江理工大学 一种金属氧化物/二氧化硅杂化纳米纤维光催化材料的制备方法
CN106245158A (zh) * 2016-08-15 2016-12-21 江苏师范大学 氮掺杂碳/二氧化钛复合纳米纤维载体的制备方法
CN106287978A (zh) * 2016-09-13 2017-01-04 黄于展 纳米复合抗菌高压电场负离子过滤装置
CN108160122A (zh) * 2016-12-07 2018-06-15 中国科学院大连化学物理研究所 复合材料和复合材料为载体的催化剂及其制备和应用
CN107337234A (zh) * 2017-08-09 2017-11-10 张家港市六福新材料科技有限公司 一种氧化锌‑二氧化钛复合材料的制备方法
US20200122130A1 (en) * 2018-10-22 2020-04-23 Soochow University Two-dimensional nitrogen-doped carbon-based titanium dioxide composite material, and preparation method and application thereof for degrading and removing organic pollutants in water
CN110499497A (zh) * 2019-08-26 2019-11-26 南方科技大学 二氧化钛纳米薄膜制备方法及二氧化钛纳米薄膜
CN111530485A (zh) * 2019-11-25 2020-08-14 中国石油大学(华东) 碳、氮共掺杂的二氧化钛纳米材料及其制备方法和应用
CN113578361A (zh) * 2021-07-22 2021-11-02 南京工业大学 一种纳米C/N/Si/TiO2光催化复合材料的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DOLAT D ET AL.: "One-step, hydrothermal synthesis of nitrogen, carbon co-doped titanium dioxide (N,C TiO2) photocatalysts. Effect of alcohol degree and chain length as carbon dopant precursors on photocatalytic activity and catalyst deactivation", 《JOURNALS & BOOKS》, vol. 1, pages 81 - 89 *
王西贤 等: "PAN/TiO2抗菌复合纳米纤维的制备及性能研究", 《丝绸》, vol. 57, no. 7, pages 19 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN115530183B (zh) 2023-11-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Phuruangrat et al. Microwave-assisted synthesis, photocatalysis and antibacterial activity of Ag nanoparticles supported on ZnO flowers
Najafian et al. Fabrication of nanocomposite photocatalyst CuBi2O4/Bi3ClO4 for removal of acid brown 14 as water pollutant under visible light irradiation
Liu et al. Fabrication and characterization of Ag3PO4/TiO2 heterostructure with improved visible-light photocatalytic activity for the degradation of methyl orange and sterilization of E. coli
Zhan et al. Durable ZIF-8/Ag/AgCl/TiO2 decorated PAN nanofibers with high visible light photocatalytic and antibacterial activities for degradation of dyes
Yang et al. Fabrication of visible-light-driven silver iodide modified iodine-deficient bismuth oxyiodides Z-scheme heterojunctions with enhanced photocatalytic activity for Escherichia coli inactivation and tetracycline degradation
Bilal Tahir et al. Role of fullerene to improve the WO3 performance for photocatalytic applications and hydrogen evolution
Saud et al. Preparation and photocatalytic activity of fly ash incorporated TiO2 nanofibers for effective removal of organic pollutants
Choi et al. Recyclable Ag-coated Fe3O4@ TiO2 for efficient photocatalytic oxidation of chlorophenol
Ao et al. Bismuth oxychloride modified titanium phosphate nanoplates: a new pn type heterostructured photocatalyst with high activity for the degradation of different kinds of organic pollutants
Salari et al. In situ synthesis of visible-light-driven a-MnO2 nanorod/AgBr nanocomposites for increased photoinduced charge separation and enhanced photocatalytic activity
Sun et al. Artificial chloroplast-like phosphotungstic acid—iron oxide microbox heterojunctions penetrated by carbon nanotubes for solar photocatalytic degradation of tetracycline antibiotics in wastewater
Qu et al. Controllable synthesis of a sponge-like Z-scheme N, S-CQDs/Bi2MoO6@ TiO2 film with enhanced photocatalytic and antimicrobial activity under visible/NIR light irradiation
Pascariu et al. New La3+ doped TiO2 nanofibers for photocatalytic degradation of organic pollutants: Effects of thermal treatment and doping loadings
Panwar et al. Gd-doped ZnO: TiO2 heterogenous nanocomposites for advance oxidation process
Selvaraj et al. Facile synthesis of Sm doped ZnO nanoflowers by Co-precipitation method for enhanced photocatalytic degradation of MB dye under sunlight irradiation
CN105289673A (zh) 一种Bi2WO6/Ag3PO4异质结复合光催化剂及其制备方法和应用
Adhikari et al. Synthesis, characterization, organic compound degradation activity and antimicrobial performance of gC 3 N 4 sheets customized with metal nanoparticles-decorated TiO 2 nanofibers
Zuo et al. Construction of visible light driven silver sulfide/graphitic carbon nitride pn heterojunction for improving photocatalytic disinfection
Sun et al. BiOClxBryIz (x+ y+ z= 1) solid solutions with controllable band gap and highly enhanced visible light photocatalytic performances
Vijayan et al. Constructing Z-scheme g-C3N4/TiO2 heterostructure for promoting degradation of the hazardous dye pollutants
Wu et al. Enhanced interfacial charge migration through fabrication of pn junction in ZnIn2S4/NiFe2O4/biochar composite for photocatalytic doxycycline hydrochloride degradation
Tang et al. In-situ growth UiO-66 on Bi2O3 to fabrication pp heterojunction with enhanced visible-light degradation of tetracycline
Manikandan et al. Synergistic role of in-situ Zr-doping and cobalt oxide cocatalysts on photocatalytic bacterial inactivation and organic pollutants removal over template-free Fe2O3 nanorods
Yang et al. Preparation of g-C3N4@ bismuth dihalide oxide heterojunction membrane and its visible light catalytic performance
Zhang et al. Graphitic carbon nitride loaded with bismuth nanoparticles displays antibacterial photocatalytic activity

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant