光觸媒抗菌紡織品的研發(fā)現(xiàn)狀與背景

利用光觸媒技術(shù)進(jìn)行功能紡織品研究在日本、韓國(guó)一些國(guó)家研究的較多，并且己有產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。國(guó)內(nèi)在光觸媒抗菌紡織品的研究也越來越多。

近年來，隨著納米技術(shù)的飛速發(fā)展，各類納米抗菌紡織品已走進(jìn)了人們的生活。 并且許多產(chǎn)品也已通過中試，開始產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。國(guó)內(nèi)外關(guān)于抗菌產(chǎn)品己有很多研究成果，包括抗菌劑、抗菌整理工藝、抗菌纖維制造工藝、抗菌性能的檢測(cè)方法以及抗菌產(chǎn)品新的應(yīng)用領(lǐng)域等。光觸媒可直接開發(fā)纖維產(chǎn)品然后混紡或純紡紗線，來制作服裝、裝飾制品、產(chǎn)業(yè)用制品和醫(yī)療用品或者直接開發(fā)空調(diào)等用的空氣凈化材料，也可以直接對(duì)紡織面料進(jìn)行后整理加工開發(fā)功能面料、服裝、裝飾產(chǎn)品等 ，用途非常廣泛。紛織品的抗菌并不是指將織物表面的細(xì)菌全部殺死 , 而是將對(duì)人體有害的細(xì)菌消滅 , 留下對(duì)人體有益的細(xì)菌 , 使人生活在一個(gè)更安全的環(huán)境中。

健康的人體皮膚每平方厘米大約附著有 100-1000 個(gè)細(xì)菌或真菌, 人體每天產(chǎn)生的脫皮、皮脂 , 流出的汗波為細(xì)菌提供了豐富的營(yíng)養(yǎng)源 , 使之迅速繁殖。而紡織品又有利于微生物附著、繁殖和寄生。有研究證明 : 纖維上細(xì)菌的數(shù)量依環(huán)境條件和纖維品種不同 , 一般在 10³-10⁸個(gè) / 平方厘米之間。細(xì)菌的生長(zhǎng)與繁殖需要有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) , 而光觸煤光催化產(chǎn)生的活性羥基能分解這些有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物 , 抑制細(xì)菌增強(qiáng)和發(fā)育 ,也能消滅細(xì)菌的生命力 , 能攻擊細(xì)菌的外層細(xì)胞, 穿透細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)降解由細(xì)菌釋放出的有毒復(fù)合物 , 即去除內(nèi)毒素 , 排除二次污染。既能分解有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物 , 也能將細(xì)菌個(gè)體從根本上清除 , 達(dá)到抗菌和殺菌的雙重目的 , 這與其它類無機(jī)抗菌機(jī)理有著本質(zhì)上的不同 , 其它無機(jī)抗菌僅是實(shí)現(xiàn)抑制細(xì)菌的生長(zhǎng) , 沒有從根本上去除細(xì)菌尸體 , 可能會(huì)帶來二次污染。

早在 2003 年，人工合成光合作用和太陽能轉(zhuǎn)換技術(shù)被列為國(guó)家十四個(gè)重大項(xiàng)目之一。利用清潔豐富的太陽能，作為光源直接參與光催化反應(yīng)從水中產(chǎn)生氫氣獲得清潔能源的手段，快速地成為了研究人員研究的方向。當(dāng)時(shí)，用于水處理的光觸媒的主要原材料為金屬復(fù)合物。該系統(tǒng)主要由一個(gè)光傳感器（Ru 或者 Rp 的復(fù)合物）、電子傳輸介質(zhì)（MV2+或 Ru(bpy)32+）、施主電子（TEOA 或 EDTA）、表面活性劑和另外的物質(zhì)組成。利用金屬卟啉衍生物作為光催化劑阻止逆反應(yīng)，可以有效的提高光觸媒產(chǎn)氫的效率、穩(wěn)定性和重復(fù)性。同時(shí)，半導(dǎo)體納米顆粒也作為光觸媒水處理的主要原料。因?yàn)?，半?dǎo)體光催化劑很容易大規(guī)模生產(chǎn)，利用化學(xué)合成方法形成光觸媒薄膜，包括 ZnS、甲醇和水，在光照作用下使 C-C 鍵脫氫產(chǎn)生氫氣和乙醇。該研究對(duì)氫氣轉(zhuǎn)換效率有了很大的轉(zhuǎn)變，同時(shí)乙醇的分離率達(dá)到 95%，已達(dá)到了國(guó)家領(lǐng)先水平。

隨著光觸媒在水處理領(lǐng)域研究熱潮的降低，利用光催化劑降解污染物質(zhì)、參與重金屬離子的還原反應(yīng)以期達(dá)重金屬離子的重復(fù)使用成為了新的研究方向。環(huán)境問題對(duì)經(jīng)濟(jì)效益的影響，使得光催化劑在能量轉(zhuǎn)換領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸轉(zhuǎn)換為光觸媒在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用。CdS 成了一種廣泛應(yīng)用于降解有機(jī)污染物的半導(dǎo)體催化劑。光降解 CdS 表面的 RuO2 或者 Rh2O3 能夠快速分離并傳輸光產(chǎn)生的電子和空穴，并有效避免 CdS 發(fā)生光腐蝕。但是，硫化鎘本身存在一定的物理毒性，對(duì)人體健康和環(huán)境都存在一定的危害性。