一种仿生蜘蛛丝光催化剂及其制备方法和在生物气溶胶净化中的应用

技术特征：
1.一种仿生蜘蛛丝光催化剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：(1)首先将直径为5～300μm的不同截面形状的商业纤维置于有机溶剂中浸泡超声，然后用去离子水清洗干净，经干燥获得表面洁净的纤维；(2)将0.01～50g高分子颗粒加入到5～500ml有机溶剂中，在10～100℃下搅拌5～60min，得到澄清溶液；(3)将0.01～50g光催化剂加入步骤(2)所得澄清溶液，在10～60℃下搅拌5～60min，再经过超声5～30min，得到分散液；(4)将步骤(1)所得表面洁净的纤维浸泡于50～500ml步骤(3)所得的分散液中，以0.1～50m/s的速度提拉纤维，在30～100℃下干燥0～10min，得到仿生蜘蛛丝光催化剂；(5)进一步将步骤(4)所获得的仿生蜘蛛丝催化剂采用表面改性剂进行亲水性改性，表面改性剂的浓度为0.05～50g/l，改性处理的温度为0～200℃，改性处理的时间为0.001～24h。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述商业纤维为涤纶、棉纤维、蚕丝、腈纶、尼龙、氨纶、芳纶、碳纤维、丙纶、锦纶或粘胶纤维。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述不同截面形状为圆形、三角形、五角星型、中空或矩形。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)与(2)所述有机溶剂为乙醇、丙酮、甲醇、n，n-二甲基甲酰胺、n，n-二甲基乙酰胺、氯仿、二氯甲烷和甲苯中的一种以上。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述高分子颗粒为聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚偏二氟乙烯、聚氨酯、聚丙烯或聚苯硫醚。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述的光催化剂为二氧化钛、氧化钨、钨酸铋、氮化碳、磷酸银、钒酸铋、纳米银、纳米铜、氧化锌和有机金属框架中的一种或几种的复合物。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(5)所述表面改性剂为羧甲基纤维素、聚乙烯醇、聚乙二醇、硅烷偶联剂、聚乙烯吡咯烷酮、氨基磺酸、多巴胺和壳聚糖中的一种以上。8.一种仿生蜘蛛丝光催化剂，是由权利要求1～7中任一项所述的制备方法制备得到的。9.根据权利要求8所述的仿生蜘蛛丝光催化剂在生物气溶胶净化中的应用，其特征在于：所述应用按照以下步骤：(1)采用生物气溶胶发生器产生10-5
～109cfu/m3的生物气溶胶；(2)将生物气溶胶通过扩散干燥管调节湿度为30％～99％，并且通过控温装置将温度调节为0～50℃；(3)捕获实验是将生物气溶胶流速调节为0.01～20m/s通过仿生蜘蛛丝光催化剂阵列，捕获时间为1～720min；同时，光照杀灭的光照强度为0～1000mw/cm2，光照时间为0.5-48h。10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：步骤(1)所述生物气溶胶中的微生物包含细菌、病毒、真菌、花粉、霉菌孢子、蕨类孢子和寄生虫卵的一种以上。

技术总结
本发明属于光催化材料与环保应用技术领域，公开了一种仿生蜘蛛丝光催化剂及其制备方法和在生物气溶胶净化中的应用。该制备方法是将洁净纤维载体浸泡在光催化剂与高分子的混合分散液中，通过提拉法在纤维表面获得周期性分布的小液滴；最后通过亲水性表面改性获得仿生蜘蛛丝光催化剂。本发明以纤维为基底，模仿自然界中蜘蛛丝的高亲水性及周期性纺锤结构，利用其生物亲和性、表面能梯度及拉普拉斯压差提供捕获与定向凝聚浓缩生物气溶胶的驱动力，结合负载的光催化剂于纺锤体表面，不仅能在无外加设备及试剂的情况下捕获生物气溶胶中的微生物，并且可以提高微生物与催化剂的接触，在光照条件下将捕获的微生物原位杀灭，避免其二次污染。二次污染。


技术研发人员：安太成 彭灵慧 王海余 李桂英
受保护的技术使用者：广东工业大学
技术研发日：2022.02.23
技术公布日：2022/5/25