稀土复合磷酸盐无机抗菌材料对陶瓷活化水性能的影响!

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稀土复合磷酸盐无机抗菌材料对陶瓷口杯内溶氧量 的影响
（!） 含稀土复合磷酸盐无机抗菌材料陶瓷杯； （*） 普通陶瓷杯 图! 含稀土复合磷酸盐抗菌材料陶瓷口杯内自来水的核 磁共振谱
图6
含稀土复合磷酸盐无机抗菌材料陶瓷制品对蚕豆种 子发芽率的影响
图*
普通陶瓷口杯内自来水的核磁共振谱
（!） 含稀土复合磷酸盐无机抗菌材料陶瓷杯； （*） 普通陶瓷杯
（"） 含稀土复合磷酸盐无机抗菌材料陶瓷杯； （#） 普通陶瓷杯
提高自来水活性，以及增加溶氧量密切相关。 因此，含稀土复合磷酸盐无机抗菌材料的陶瓷制 品在农业领域具有广阔的应用开发前景。 ! 结 论 在釉浆中添加稀土复合磷酸盐无机抗菌材料 制备的陶瓷制品，可以显著降低自来水分子缔合 度，具有活化水、增加水中溶氧量作用。用含有稀 土复合磷酸盐无机抗菌材料陶瓷制品培育植物种 子，可以明显提高种子发芽率。在农业、饮用水等 行业具有广阔应用前景。
量 $3 配料添加，研磨，制得抗菌釉浆；经上釉、 烧结可制成直径 /% ;;，高 !"% ;; （容积 "-% ;< ） 的陶瓷口杯试验样品；并用不含抗菌材料的普通 釉浆制作对照口杯样品。 !." 性能检测 将 "%% ;< 自来水分别注入试验 陶瓷口杯和对照陶瓷口杯中，" . - = 后，各取 / ;< 分别放入核磁共振仪器样品室内，调整磁场，分别 测试核磁信号。 测试设备为： >7)?7’ @’?4A BC@D &%% 兆波谱仪。另外，每隔 % . - = 测量一次试验口 杯和对照陶瓷口杯中溶氧量，研究溶氧量变化规 律；实验仪器为：EB6,/%* 型便携式溶解氧分析仪； 测试条件：室温，% . !%!$ (BF。 用试验陶瓷口杯和对照陶瓷口杯中自来水 （注 分别培育蚕豆、花生种子。试验 水 " . - = 后使用）
! 收稿日期："%%" 8 !! 8 %-；修订日期："%%" 8 %! 8 %"
得物质的分子水平情况的分析装置。适用于水分 析的 ’() 是 运 用 构 成 水 分 子 的 氧 的 氧 核 ’()
基金项目： “十五” 国家 O/$ 计划资助项目（"%%!77$""%-%） ；河北省教育厅自然科学基金资助项目（"%%!"!$） 作者简介：梁金生（!2/& 8 ） ，男，河北遵化人，博士，研究员；研究方向：无机非金属材料及环境工程材料 " 通讯联系人（A,;FP<：<PFQR SPQT=UQR V TPQF # GH;）
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含稀土复合磷酸盐无机抗菌材料陶瓷制品对花生种 子发芽率的影响
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稀土复合磷酸盐无机抗菌材料对陶瓷活化水性能的影响 !
"" 梁金生!， ，梁广川!，祁洪飞!，冀志江"，金宗哲"，吴子钊!
（! # 河北工业大学能源与环保材料研究所，天津 $%%!$%；" # 中国建筑材料科学研究院环境工程研究所，北 京 !%%%"&）
摘要：将稀土复合磷酸盐无机抗菌材料添加到陶瓷釉浆中制备具有活化水功能的抗菌陶瓷制品。用核磁共振技术 （ ’() ） 以及溶解氧测试技 术研究添加稀土复合磷酸盐无机抗菌材料对陶瓷活化水性能影响机制，以及活化水功能陶瓷制品对植物种子发芽性能的影响。结果表明：添 加稀土复合磷酸盐无机抗菌材料制备的抗菌陶瓷制品可使自来水的!* +,’() 半峰宽由 !!- . $/ 01 降低到 22 . !- 01；提高水中溶氧量 "%3 ；蚕 豆和花生种子 & 天发芽率可分别提高 !" . - 3 和 * . - 3 。稀土复合磷酸盐无机抗菌材料具有增加陶瓷制品活化自来水性能、 降低水分子缔合度， 促进植物种子发芽的功能。
酸盐无机抗菌材料陶瓷杯、普通陶瓷杯内自来水 培育蚕豆和花生种子，研究稀土复合磷酸盐无机 抗菌材料陶瓷制品对植物种子发芽率的影响。结 果见图 6，,。 由图 6 和 , 可以看出：在相同实验条件下，用 含稀土复合磷酸盐无机抗菌材料陶瓷杯内自来水 培育 蚕 豆 和 花 生 种 子，可 分 别 提 高 种 子 发 芽 率 !* + ,5 和 " + ,5 。这种现象与含稀土复合磷酸盐无 机 抗菌材料陶瓷制品可明显降低水分子缔合度、
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梁金生等
稀土复合磷酸盐无机抗菌材料对陶瓷活化水性能的影响
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关键词：无机非金属材料；稀土复合磷酸盐；抗菌材料；抗菌陶瓷；核磁共振；活化水；溶氧量；稀土 中图分类号：45!*% . "；46$2 文献标识码：7 文章编号：!%%% 8 &$&$ （"%%$） %" 8 %"&! 8 %$
Hale Waihona Puke Baidu
银、锌、铜等过渡金属具有较强的抗菌性能， 常用来制备无机抗菌材料
［! 9 &］
［3，.］ 子团结构 。因此，稀土复合磷酸盐抗菌材料可
见图 /。由图 / 可见，随着自来水在杯内停留时间 的延长，含稀土复合磷酸盐无机抗菌材料陶瓷杯、 普通陶瓷杯内自来水中溶氧量均逐渐增加。但是， 前者增 加 速 度 明 显 高 于 后 者， * - 溶 氧 量 增 高 *05 。产生这种现象的根本原因在于：含稀土复合 磷酸盐无机抗菌材料陶瓷杯内自来水，随着在杯 内停留时间的延长，水分子族也将缩小，因此氧气 分子在水内吸附中心将逐渐增加，因此有利于氧 分子在水溶解，溶氧量将逐渐增加。此结果与核磁 共振试验结果一致。 *+/ 含稀土复合磷酸盐无机抗菌材料陶瓷制品对 分别用含稀土复合磷 植物种子发芽率的影响
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稀
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! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !" （ #$%&’） ，能够通过线幅测定水分子团大小。测 陶瓷杯、普通陶瓷杯内自来水中溶氧量测试结果， 试图的 “山脚下” 越开阔，说明水处于高分子团状 态；相反如果是处于 “狭尖” 状态，就表明水处于低 来表示，赫 分子团状态。一般以振动频率赫兹 （()） 兹值大，则表示分子团大；赫兹值小，则表示分子 团小。而水分子团越小活性就越高，水的渗透力、 溶解力、代谢力也就越强。试验陶瓷杯、对照杯注 水 * + , - 后，杯内自来水的核磁共振测试结果，见 图 !，*。由图 !，* 可见，在相同实验条件下，与普 通陶瓷杯相比，含稀土复合磷酸盐抗菌材料陶瓷 口杯内自来水的半峰宽明显减小。经计算，* + , 后实验杯内自来水的半峰宽为 .. + !, ()，而普通 陶瓷口杯内自来水的半峰宽为 !!, + /" ()。半峰宽 在 !00 () 以下的水具有 , 1 2 个水分子缔合的小分
第 "! 卷 >H< # "!
第"期 I #"
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氢氧化铝等粉料，放在混料机中充分混合；将混合 均匀的粉料徐徐加入到 &% 9 /% : 浓度为 &%3 左右 磷酸水溶液中，边加料边搅拌；待反应结束后，将 装入球磨机中； 制得的泥浆自然降温到 $% : 左右， 向球磨机中加入硝酸银及硝酸稀土水溶液，球磨； 中和、清洗、过滤；干燥；在超细球磨机中球磨， 即可制成稀土复合磷酸盐无机抗菌材料，详见文 。将稀土复合磷酸盐无机抗菌材料按釉料重 献 ［/］
［- 9 *］ 。本文制备出含稀土复合磷酸盐无机抗菌 能
材料的抗菌陶瓷，研究了其对植物种子发芽性能 影响。 ! 实验材料与方法 按比例称取氧化锌、碳酸钙、 ! . ! 样品制备
时，蚕豆、花生种子各分 $ 组进行试验，每组分别 随机各抽取蚕豆、花生种子 -% 颗，分别放入直径 !" G; 培养皿中培养，每天观察发芽情况，计算发 芽率。试验条件：室温，% . !%!$ (BF。 " "#! 影响 结果与讨论 稀土复合磷酸盐抗菌材料对陶瓷活化水性能 ’() 是利用原子核具有磁性的性质而求
以使自来水活化，具有活化水功能。可见，含稀土 复合磷酸盐抗菌材料陶瓷的活化净化水功能主要 使水的大分子团变小， 体现在以下两个方面： （ !） （*） 由于水的 成为只含 , 1 2 个水分子的小分子团； 大分子团变小，可释放溶解在水中的大分子有毒 气体，还具有净化水功能。关于稀土复合磷酸盐抗 菌材料对陶瓷材料抗菌性能的影响、抗菌机制，见 。 文献 ［2，"］ *4* 稀土复合磷酸盐抗菌材料对陶瓷内自来水溶 含稀土复合磷酸盐无机抗菌材料 氧 量的影响
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。生产这类材料多
选择磷酸盐为载体，利用磷酸盐的吸附功能、离子 交换功能和催化功能，用离子交换等方法将抗菌 性金属与磷酸盐复合制成复合磷酸盐抗菌材料。 由于锌、铜的抗菌性能与银相差很大，一般用银制 作复合磷酸盐抗菌材料。研究表明，稀土元素可与 银、锌、铜等过渡金属协同增效，开发的稀土复合 磷酸盐抗菌材料可使陶瓷材料表面产生大量的羟 基自 由 基，从 而 使 陶 瓷 表 现 出 优 良 的 抗 菌 性
致谢：南开大学国家高分子工程中心林海老师、河北工业 大学材料学院研究生李国胜、崔勇、冯艳文等同学做了大 量试验工作，在此表示衷心感谢。
参考文献：
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