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無機抗菌材料作為新型綠色環保材料

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無機抗菌材料主要是指含有抗菌活性金屬元素的無機材料,特別是含有銀、銅和鋅等金屬離子及其氧化物的高效抗菌功能材料。近年來,無機抗菌材料作為新型綠色環保材料,日益受到研究者的重視,其抗菌制品已進入到人們的日常生活之中。

一、無機抗菌材料的分類

目前無機抗菌材料可分為三類:金屬離子型、氧化物催化型、復合型。

1、金屬離子型無機抗菌材料

無機抗菌材料最初采用高錳酸鉀或雙氧水等藥源,但由于藥效和制造成本等原因現在趨于使用簡單的金屬離子為藥源,如Ag+、Zn2+、Cu2+和Ti+離子等。目前,由于單一金屬離子抗菌劑的缺陷,如Ag+在紫外或高溫的情況下被還原為金屬銀,并立即轉化為氧化銀,抗菌性減弱,制品著色變暗從而降低了產品的價值,故研究者采用多種抗菌離子組分進行復合,如Ag+/ Cu2+、Ag+/Zn2+、Ag+/ Cu2+/ Zn2+/Sn2+、Ag+/NH4+,以克服單一抗菌離子的缺陷。對于防止制品變色,可采用添加BaSO4、Ca3(PO4)2、CaI2、CaSO4、ZnO等白色顏料的以改進制品的色澤。此類金屬離子型抗菌劑的制備方法是抗菌材料先將抗菌性金屬離子Ag+、Zn2+、Cu2+和Ti+離子等,或含有這些離子的硅酸鹽、磷酸鹽等附著在沸石、硅膠、玻璃等載體上制成抗菌劑,再將抗菌劑添加到制備制品的原料中制成抗菌制品。如沸石抗菌劑、黏土抗菌劑、硅膠抗菌劑、玻璃抗菌劑、磷酸鹽抗菌劑等。目前研究者對銀、銅、鋅、鈦等金屬離子的抗菌性能的研究認為,具有抗菌性的金屬離子可強烈地吸引細菌機體中酶蛋白的疏基,并與其迅速地結合在一起,使酶喪失活性,以達到殺滅細菌的目的。

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2、 氧化物催化型無機抗菌材料

光催化抗菌劑均為半導體型化合物。研究者在對金屬氧化物、硫化物等半導體型光催化02半導體光催化抗菌材料有廣闊的應用前景,并成為近幾年來材料學和催化學研究領域的熱點材料的研究證明,真正起自潔、殺菌、除臭等功能的半導體光催化物質不多。目前,人們認為銳鈦礦結構經對各半導體能帶分析可知,鈣鈦礦結構的SrTi03、層狀結構的K4NbO17及隧道結構的N的價帶和空的導帶,銳鈦礦型的二氧化鈦禁帶寬度(Eg)為3.2ev,當光照能量大于其帶隙能時,其內的電子躍遷而形成自由電子,并留下空穴。導帶中被激發的自由電子有強的還原性,價帶中的空穴由于表面空間電荷發生能級彎曲而聚集到表面而形成電位降使表面具有強氧化性。在有合適的俘獲劑存在時,表面可發生氧化還原反應,生成的活性羥基與有機物進一步反應生成有機氫氧化物,再與氧發生連鎖反應。所以,TiO2類光催化材料經光照射催化后,形成的活性羥基和其它活性氧類物質都具有較大的開發價值。

光催化抗菌材料可同時具有抗菌和防霉作用,且殺菌力強、消毒效果快、耐 久性好、穩定性好、沒有二次污染等特點。其殺菌機理是在光催化抗菌劑半導體型化合物中,光激發后使位于價帶電子躍遷至導帶,導帶中被激發的電子具有強的還原能力,價帶中的空穴具有強的氧化能力,故可殺死細菌。

3、復合型抗菌材料

除采用單一的抗菌劑外,目前出現一類復合型抗菌劑。主要有無機—有機復合型、無機—無機復合型、金屬離子與光催化復合型、稀土元素激活銀系、光催化系復合型、抗菌微粒組裝型等抗菌劑。復合型抗菌劑較以往單一抗菌劑有其自身的優點。如,在無機—有機復合型中,顯示抗菌活性的是有機系藥劑。其抗菌機理屬有機系范疇,但又具有無機材 料的特性,其性能既克服了無機抗菌劑抗菌譜的局限性及有機抗菌劑易洗脫,耐熱性不好的缺點;又結合了二者的優點:具有有機系的即效性、持續性,無機系的安全性、耐變色性等特點。

復合型無機抗菌劑是近年來新興的一種抗菌劑,將是未來抗菌材料發展的方向。

文章來源:http://www.njhjfdz.com/xinwenzixun/xinwenzixun/wu-ji-kang-jun-cai-liao-zuo-wei-xin-xing-lu-se-huan-bao-cai-liao.html

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