TiO_2生态陶瓷的制备及其抗菌性能

　　町2生态陶瓷的制备及其抗菌性能钱热，范益群，徐南平，时钩南京化工大学化工学院，江苏南影响。并利用XRD、SE及抗菌性能实验对其结构及性能进行了表征。劫果表明：在容胶浓度为o.8l.Ll，有机添加剂巧量分々0.，涂层次为3的条件下，所制备的了打2生态陶瓷具有良好的抗菌性能，其灭菌率达生态陶瓷是保护生态环境的种环保陶瓷，具有抗菌、防污、净化。自洁。保健等功能。光催化半导体陶瓷是近年来迅速发展起来的，锐铁矿型了12是光催化抗茵研究中使用较多的种材料11.当其受到387.5 11的光照射时，产生具有强氧化还原作用的电子/空穴对6/11.光生空穴可氧化吸附在半导体表面的如1~和也0，生成011自由基。同时光生电子会与化作用，生成过氧根离子。2.活性氧和自由基具有很高的反应活性，能够有效地杀死细菌，达到抗茵目的―4.12作为抗茵材料已经广泛用于各个领域。藤岛昭将无机抗茵剂惨入面釉浆料烧结制得具有良好抗菌性的卫生陶瓷，对金黄色葡荀球菌的灭茵率达到99.9.吴建锋等[3在釉中引入银系无机抗菌剂，研制了低温次快烧的具有抗菌功能的陶瓷釉面，同样达到了良好的抗茵效果。刘平等9在陶瓷表面涂覆层1沿2薄膜制得抗菌陶瓷。抖金黄色葡萄球菌为模型细菌，在自然光照射下151灭菌率超过撕％。但有关釉面涂层的研究报道较少。赵青南等1采用聚合溶胶路线在釉面砖上制备了均匀的了化涂息考察了涂层釉面砖对敌敌援水溶液中有机的光催化降解率，但对涂层的除菌性能。晶型及形貌均未作详细报导。

　　本文采用溶胶凝胶法进行釉面涂层制备生态陶瓷，同时研究了溶胶浓度、添加剂等因素对生态陶瓷抗菌性能的影响。

　　1.1涂层溶胶的制备取铁酸下醋10.2L在室温条件下溶解于无水醇中，快速拌，直至充分反应。将上述溶液与适量水混合，充分拨拌，形成均匀分散的溶液。

　　并在此过程中，不断地滴加脚化恒温90尼充分揽拌口11，冷却至室温，加入有机添加剂即得稳定的洛胶。稳定的溶胶呈半透明状，颜色为浅毕色。

　　1.2涂层的制备用超声波清洗烘干。将稳定的溶胶涂覆在釉面砖表面，其厚度可通过所用溶胶的量进行控制。室温25°。相对湿度65条件下干燥4811.抖定速率升至40°，保温8然后抖1°切11的速率升温至400°，热处理2~4得到均匀而透明的釉面砖涂层。实验过程中采用反复涂层工艺。

　　1.3釉面涂层分析采用X射线衍射分析仪XRD，扣gakuD/AX迅型扣1粗分析涂层的相结构。采用电镜型分析涂层的表观形貌及涂层厚度。

　　基金巧目：江苏省化学工程重点实验室资助1.4抗菌性能检测抗茵性能检测实验可分为抖下两类。

　　1.4.1自然落菌实验将徐层瓷砖和空白瓷砖作对比样放置于室内通风不良化自然光照射条件下保持611扁用无菌的生理盐水洗下细菌，涂布于无菌的血平板中在恒温箱37°0中培养2后记录其茵落数。

　　1.4.2人为接茵实验抖金黄色葡萄球菌为实验菌种。为了简化实验结果，实验开始前作了不同稀释度的菌液，在瓷砖表面能够直接观察到菌落数。在保证无菌的条件下，将稀释好的茵液加入的琼脂里混匀。将此泡合液迅速涂布于无茵的涂膜瓷砖和空白瓷砖上，使其与涂层充分接触，经质量法计算厚度约为化911，置于恒温箱37°0中培养2巧光源照射后记录其菌落数。

　　2结果和讨论2.1溶胶浓度对涂层的影响0.15、化20、0.25化1.171，涂层每次所用溶胶用量为1.5施。

　　涂层完整无明显裂统外观呈虹彩；对于溶胶〔化化0511化1，即使减少溶胶用量至化7 1涂层仍不能避免开裂脱落，其原因可能是随着Ti浓度的力日，形成的Ti02涂层较厚。在热处理过程中2涂层内外温度及应力分布不均匀，导致涂层开裂。从抖上实验结果可得，浴胶浓度〔化=化05脚1.[较为适合。

　　明显的区别，证明了沿2涂层在釉面砖表面经形成。了1化粒子经烧结在釉面砖表面形成了网状结构，从而加了涂层的机械强度，抑制了涂层的脱落。

　　因了归2涂层较薄，底层釉面砖会干扰顶层晶型的测定，故采用相同条件下制备的样品进行晶型表化从图3可抖看化涂层了化抖锐铁矿晶型为主。

　　的抗菌性能较好，大于或小于化051.1的抗菌性能略差。

　　瓷巧釉面表面SE照片困2瓷巧涂层表面沈照片有机添加剂对涂层的影响湿凝胶内包裹着大量的溶剂和水，干燥过程任往伴随着很大的体积收缩，因而很容易引起开裂。为了改善溶胶凝胶膜的干燥过程，常常在1沿2洛蒉中加入有机添加剂，如口￡6、，心。：等。有机添加剂的引入能调节溶胶的粘度，加未烧结材料的强度还能使凝胶孔径分布均匀，从而大大减小干燥的不均匀应力，缩短干燥时间，阻止缺陷的形成W.本文采用甲基纤维素为有机添加剂，考察不同添加量对涂层质量的影响。的质量分数为0.、0.188、0.244、0.、0.375.

　　在实验范围内，涂层较为完整未出现开裂脱落现象。抗菌性能检测结果如图5所示。实验证明了沿2涂层的抗菌性能与有机添加剂的加入量基本无关。

　　2.3涂层次数对涂层的影喃]4溶胶浓度对人为接菌除菌率的影响]仁的质量分数为=化，涂层3次为了提高涂层的质量和完整性，实验采取反复涂层工艺。经次涂覆后，涂层在釉面砖表面分布不连续，有效面积极小底面釉面本身存在的缺陷在过程中也会传递到涂层，导致涂层的微裂。而经3次涂覆后，瓷砖表面形成了完整的了归2涂层，且涂层表面平整。从图6可科看化釉面表面存在了归2涂层，厚度约为11.

　　由表1可见，了1化涂层的抗菌性能随着涂层次数增加而提高。但随着涂层次数的增多，了沿2总的涂层厚度增大，从而导致涂层的累计应力差大，涂层间的应力分布不均匀。当涂层次数至4次时，涂层脱落。因此，本实验选择涂层次数为3次。

　　涂层表观呈微弱虹彩除菌结果/65化彩较__涂层凹为明思8凸不平2.4了沿2涂层的抗菌性能检测取选定条件所制备了沿2生态陶瓷的样品进行自然落菌实验，空白瓷砖的菌落数为21个，而本文所制备的生态陶瓷的菌落数为4个，灭菌率达85，抗菌性能良好。在人为接菌实验中，本文抖金黄色葡萄球菌为实验细菌，采用普通巧光灯为光源。实验表规对于不同的制备条化制得的生态陶瓷灭菌率也各不相同。在实验范围化灭菌率为65~85.因此，本文所制得的生态陶瓷具有较强的抗茵性能。

　　次涂层瓷巧断面SE照片3.1采用颗粒溶胶工艺路线，可抖制备得到具有较强抗菌性能的了12生态陶瓷3.2颗粒溶胶〔体=化5附，1〔的质量分数为化经3次涂层的生态陶瓷抗菌性能3.3颗粒溶胶浓度订iX寸涂层质量和抗菌性能影响很大。当征化05ol.L响，涂层开裂。

　　3.4的添加量对涂层质量的影响不大。

　　3.5涂层次数对涂层抗菌性能有影响。随着烧结次数的加，涂层质量有所提高。至4次时，涂层开裂脱落。

　　沈君权。光催化剂及其应用[现代技术陶瓷，1巧8 [习祖庙，雷罔盈。见米12―种新型的无机抗菌剂[4.现巧化[司藤岛昭。光触媒反应t.二j光リシ革命7：现状[J工业材[41桥本和仁。光触媒反应0原理[.工业材料，1993 [司吴建锋。抗菌功能陶瓷釉面砖的研究[.桂酸盐学报，1巧9，[司刘平，王屯、晨，付贤智。光催化自清洁陶瓷的制备及其特性[.无机材料学报，20胳巧1游92.

　　及其光催化性能。中国陶瓷，1巧9351：16化[9吴立群，黄琼徐南平，等。溶胶凝胶法制备化2超滤膜高校化学工程学报，