【连载】纳米技术在造纸工业中的应用（五）无机纳米粒子在特种纸中的应用

抗菌剂加入到纸张中，使其具有抗菌特性，被称为抗菌纸。抗菌纸加工过程中所使用的抗菌剂主要有：有机、无机和天然抗菌剂。无机抗菌剂是利用金属（Ag、Au、Fe和Zn等）及其离子的杀菌或抑菌能力研制的一类抗菌剂，包括溶出型和光催化型两类。...

由中华纸业杂志社组织主办的第七届中华纸业浆纸技术论坛，于2016年10月8日-10日在江苏无锡召开，会议主题为“降本•提质•增效——产品创新与供给优化”。会上，国家纳米科学中心高级工程师查瑞涛博士作了题为《纳米技术在造纸工业中的应用》的报告。该报告要点，分八次在本微信平台连续发表。

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【连载】纳米技术在造纸工业中的应用—— （一）纳米技术简介


【连载】纳米技术在造纸工业中的应用（二）纳米纤维素的制备


【连载】纳米技术在造纸工业中的应用（三）纳米纤维素在造纸工业中的应用


【连载】纳米技术在造纸工业中的应用（四）无机纳米粒子的应用（作填料、涂料）

1  无机纳米粒子作抗菌剂

抗菌剂加入到纸张中，使其具有抗菌特性，被称为抗菌纸。抗菌纸加工过程中所使用的抗菌剂主要有：有机、无机和天然抗菌剂。无机抗菌剂是利用金属（Ag、Au、Fe和Zn等）及其离子的杀菌或抑菌能力研制的一类抗菌剂，包括溶出型和光催化型两类。无机抗菌剂由于具有稳定性高、高效的抗菌性能和低毒性而成为抗菌剂研制的主流。

纳米TiO2是一种半导体材料，具有能带结构，当用一定强度的光照射时，价层电子会被激发到导带，从而生成很大活性的电子-空穴对。电子-空穴具有强氧化性，可应用于抗菌。

纳米TiO2作抗菌剂具有以下优点：同时杀灭清除细菌及其残骸的能力；效性好，相比于在24 小时左右发生的银系列抗菌剂的效果，纳米TiO2仅需1小时左右就可以长久保持抗菌性。


2  无机纳米粒子作光催化剂

光催化纸准确的定义为：具有光催化活性功能的一种能够降解有机污染物和杀灭病原菌的纸页或非织造布。

光催化纸中，主要利用纳米光催化剂的光催化活性，使其在光照下便可以降解有机污染物，达到降解有机污染物和杀灭病原菌的目的。将光催化材料引入以纤维素为基体的材料中，利用纤维素特有的结构，制备光催化纸。研制的这种光催化纸材料有两方面的优势，一方面降低了纳米光催化剂在回收再利用中的损失率，另一方面提高了光催化效率。

光催化纸中纳米光催化剂的添加方法，有湿部添加、涂布或者浸渍。

与陶瓷及玻璃等材料制备的光催化材料相比，光催化纸材料具有很大的优势：对光有较好的透过作用；与污染物之间有很大的接触面积，保证光催化的高效进行；制备成本较低；利用纸张独特的孔隙结构，可吸附污染物，保证后续光催化反应的进行；在处理液相污染物之后，具备一定湿强度的纸张容易与液相污染物分离等。

    （1）纳米TiO2型光催化剂

日本已经开发出纳米TiO2涂布的自洁纸，可以高效地分解空气中的有害物质，并具有杀菌作用，被广泛地应用在室内装饰、食品、医药与化妆品包装、卡片、扑克牌和儿童用书等的印刷用纸中。

    （2）ZnO型光催化剂

添加ZnO型光催化剂的光催化纸主要有：

①涂覆ZnO纳米颗粒涂层的光催化纸：以纸张为基材，用超声辅助法帮助ZnO纳米颗粒涂布在纸页表面，ZnO纳米颗粒强烈地附着到任何类型的底物上面，拓宽了光催化的应用。

②ZnO纳米棒光催化纸：ZnO纳米棒嵌入到纸张的多孔矩阵结构所形成的光催化纸，在可见光下对甲基橙和亚甲基蓝染料有很好的降解效果，且其回用效率增高，并且在室内的可见光下，就可以消灭其周围的大肠杆菌等细菌。


3  无机纳米粒子在特种纸中的其他应用

根据添加的纳米粒子特性，可以制备防晒功能纸、抗静电纸、耐磨功能纸、导电纸、变色纸、隔热包装纸、磁性纸和矿物纤维纸等不同的特种纸，拓宽了纸的应用领域。

下一期：纳米技术在造纸工业中的应用——（六）纳米有机粒子/纤维在造纸工业中的应用。敬请关注与浏览。

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