徐瑜　鐘保民　金國(guó)庭　林錦威

摘 要： 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，人們的健康意識(shí)逐漸增強(qiáng)。2020年初，新冠肺炎疫情的突發(fā)和蔓延，加速了人們對(duì)抗菌陶瓷的需求。本文分別從無(wú)機(jī)抗菌材料種類(lèi)及其抗菌機(jī)理、抗菌陶瓷的標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)方法及抗菌陶瓷的制備技術(shù)三個(gè)方面闡述抗菌陶瓷的研究現(xiàn)狀，并探討抗菌技術(shù)在陶瓷應(yīng)用中存在的問(wèn)題以及抗菌陶瓷的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：抗菌陶瓷;抗菌性能;抗菌機(jī)理;制備技術(shù)

1 前言

隨著人民生活水平的提高和健康意識(shí)的加強(qiáng)，人們逐漸認(rèn)識(shí)到身體的健康與生活環(huán)境的好壞有著密不可分的關(guān)系。特別是由于新冠疫情的推動(dòng)，人們對(duì)抗菌陶瓷的需求越來(lái)越強(qiáng)烈，人們會(huì)考慮將抗菌陶瓷植入到家庭以及公共場(chǎng)所等區(qū)域用于有效避免細(xì)菌、疾病的傳播，減少交叉感染。

20世紀(jì)80年代末，日本、美國(guó)、歐盟等發(fā)達(dá)國(guó)家在醫(yī)院、衛(wèi)生間、廚房、高檔建筑等處開(kāi)始使用具有抗菌功能建筑陶瓷制品，德國(guó)、韓國(guó)也相繼在建衛(wèi)陶瓷、日用陶瓷等領(lǐng)域使用抗菌材料。我國(guó)對(duì)抗菌材料的研究起于20世紀(jì)90年代初期，以清華大學(xué)、浙江大學(xué)、西北有色金屬研究院、國(guó)家建材局、中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所等為代表開(kāi)展抗菌材料的研究工作[1]。國(guó)內(nèi)對(duì)抗菌陶瓷的研究多集中于單一的抗菌陶瓷制備工藝技術(shù)的探索，或是對(duì)抗菌陶瓷的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，但綜述的內(nèi)容不夠系統(tǒng)和完整。本文從無(wú)機(jī)抗菌材料種類(lèi)及其抗菌機(jī)理、抗菌陶瓷的標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)方法、抗菌陶瓷的制備技術(shù)、抗菌技術(shù)在陶瓷應(yīng)用中存在的問(wèn)題以及抗菌陶瓷的發(fā)展前景對(duì)抗菌陶瓷進(jìn)行系統(tǒng)的綜述。

2 無(wú)機(jī)抗菌材料種類(lèi)及其抗菌機(jī)理

2.1 金屬離子（或金屬氧化物）型抗菌劑及其抗菌機(jī)理

這類(lèi)抗菌劑是通過(guò)物理吸附或離子交換等方法，將銀、銅、鋅等金屬或其離子固載到磷酸鋯、磷灰石、磷酸鋁、沸石、玻璃等載體上而制成。其中金屬或其離子是抗菌劑中的關(guān)鍵成分，其抗菌效果的大小次序?yàn)椋篈g⁺>Co²⁺>Ni²⁺>Al³⁺>Cu²⁺>Zn²⁺>Fe³⁺>Ba²⁺>Mg²⁺>Ca²⁺等。鈷、鎳、銅離子因易改變陶瓷制品表面裝飾的顏色而用之甚少，此類(lèi)抗菌劑以銀、鋅及其化合物為主，其中銀離子的抗菌性能最強(qiáng)。

銀離子抗菌機(jī)理主要有兩種觀點(diǎn)：

抗菌表面在使用過(guò)程中緩慢釋放出Ag+，當(dāng)微量的銀離子接觸微生物細(xì)胞膜時(shí)，因?yàn)榧?xì)菌帶負(fù)電，銀離子帶正電，通過(guò)庫(kù)倫引力，銀離子和細(xì)菌牢牢吸附，銀離子透過(guò)細(xì)胞壁進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部，并與巰基反應(yīng)，銀離子切斷了S-H健，結(jié)合生成牢固的S-Ag共價(jià)鍵，致使蛋白質(zhì)凝固，破壞細(xì)胞合成酶的活性，使細(xì)胞喪失分裂增殖能力而死亡。其抗菌原理如圖1所示。

另一種觀點(diǎn)是微量的銀能起到催化活性中心的作用，類(lèi)似于光催化半導(dǎo)體的反應(yīng)，在光的作用下銀激活空氣或水中的氧，產(chǎn)生羥基自由基（·OH）及活性氧離子（O₂^-），它們具有很強(qiáng)的氧化還原作用。銀離子與其接觸時(shí)，或向細(xì)胞內(nèi)滲透，或保持在細(xì)胞膜上，起到阻礙細(xì)菌生長(zhǎng)合成路徑和阻礙能量傳輸?shù)淖饔?，造成蛋白質(zhì)的變性和細(xì)胞生物學(xué)性的損傷，從而殺死細(xì)菌。當(dāng)細(xì)菌被銀離子殺死后，銀離子從細(xì)菌尸體中游離出來(lái)，與其他細(xì)菌接觸，周而復(fù)始的重復(fù)上述活動(dòng)[2]。

2.2 TiO₂光催化系抗菌劑及其抗菌機(jī)理

TiO₂、ZnO、ZrO₂、V₂O₃、CaS、SiC等半導(dǎo)體材料能被光子激活，從而實(shí)現(xiàn)電子流動(dòng)，而TiO₂抗菌材料由于其安全性高，持久性強(qiáng)，耐熱性好，光催化活性高等特點(diǎn)，在日光燈、陽(yáng)光照耀下，能使氧分子變成活性氧，使水產(chǎn)生活性氧自由基而發(fā)揮殺菌抗菌作用。

TiO₂光催化殺菌機(jī)理：TiO₂是一種有氧空位的半導(dǎo)體，氧空位是其主要缺陷，其光催化氧化原理是以半導(dǎo)體的能帶理論為基礎(chǔ)的。TiO₂的禁帶寬度相當(dāng)于波長(zhǎng)400nm的光的能量，正好處在紫外線區(qū)，在紫外線的照射下，價(jià)帶電子被激活到導(dǎo)帶，形成空穴（h⁺）-電子（e^-）對(duì)，它們與吸附于其表面的OH^-和O₂形成活性很強(qiáng)的羥基自由基（·OH）和超氧化物陰離子自由基（O₂^-），這兩種自由基具有很強(qiáng)的氧化分解能力。當(dāng)細(xì)菌吸附于光催化陶瓷表面時(shí)，它們能穿透細(xì)菌的細(xì)胞壁，進(jìn)入菌體，破壞有機(jī)物中C-C、C-H、C-O、C-N、O-H、N-H鍵，阻止成膜物質(zhì)的傳輸，阻斷其呼吸系統(tǒng)和電子傳輸系統(tǒng)，從而有效地殺滅細(xì)菌。另外，在光照條件下，TiO2表面水的接觸角會(huì)隨著光照時(shí)間的延長(zhǎng)而變小，達(dá)到親水的狀態(tài)，最終達(dá)到完成潤(rùn)濕，使得油污等污染物和細(xì)菌不易在其表面聚集，從而起到防污和抗菌的功效。

2.3 稀土復(fù)合銀系、光催化系改性抗菌劑及其抗菌機(jī)理

稀土元素激活銀系、光催化系抗菌陶瓷中，稀土元素的原子構(gòu)造為4fⁿ5d¹6s²，n從0變化到14，外層價(jià)電子是5d16s2，故稀土元素均以三價(jià)出現(xiàn)。

抗菌機(jī)理：當(dāng)將銀系、光催化系抗菌劑中加入稀土元素原料，由于其外層的價(jià)電子帶存在，當(dāng)含有紫外線的光照射抗菌劑時(shí)，產(chǎn)生電子（e^-）和空穴（h⁺），稀土原石的外層價(jià)電子帶俘獲光催化電子，這樣便可產(chǎn)生更多的空穴，增加了電子-空穴的濃度，增強(qiáng)了光催化效率，同時(shí)，躍遷到稀土元素價(jià)電子帶的部分電子也極易被銀原子所奪形成銀離子。由于稀土元素的引入，抗菌陶瓷的抗菌率大大的提高。2F3DC776-A569-421C-A0E1-582B8AFEF101

2.4 遠(yuǎn)紅外抗菌劑及其抗菌機(jī)理

這類(lèi)材料主要包括Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Cr及其氧化物、SiC等黑色陶瓷粉體組成的中溫以上（>150℃）遠(yuǎn)紅外陶瓷粉體，以及MgO-Al₂O₃-TiO₂-ZrO₂系的白色陶瓷粉體常溫（≤150℃）遠(yuǎn)紅外陶瓷粉體。常溫型遠(yuǎn)紅外陶瓷粉體抗菌劑在室溫附近能輻射出3～15μm波長(zhǎng)的遠(yuǎn)紅外線，利用遠(yuǎn)紅外輻射所特有的熱效應(yīng)破壞菌體的新陳代謝、生長(zhǎng)繁殖，因而有一定的抗菌作用。遠(yuǎn)紅外線對(duì)金黃色葡萄球菌、白色念珠菌、大腸桿菌具備一定的抑菌效果。

3? 抗菌陶瓷的標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)方法

3.1 《抗菌陶瓷制品抗菌性能》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)抗菌性能的要求和抗菌檢測(cè)方法

我國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC/T 897-2014《抗菌陶瓷制品抗菌性能》[3]中對(duì)抗菌性能和抗菌耐久性能做了明確規(guī)定，要求抗菌性能：抗細(xì)菌率≥90%，抗菌耐久性能：抗細(xì)菌率≥85%，并在附錄A中詳細(xì)注明了抗菌性能試驗(yàn)方法。通過(guò)定量接種細(xì)菌于待檢驗(yàn)試樣上，用貼膜的方法使細(xì)菌均勻接觸試樣，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后，檢測(cè)試樣上的活菌數(shù)，并計(jì)算出試樣的抗細(xì)菌率。

3.2 《抗菌陶瓷制品抗菌性能》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)存在的問(wèn)題

抗菌陶瓷制品行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)抗菌陶瓷產(chǎn)品進(jìn)行了規(guī)范，對(duì)企業(yè)開(kāi)展抗菌陶瓷研發(fā)有促進(jìn)作用，對(duì)抗菌陶瓷的市場(chǎng)規(guī)范和健康發(fā)展有很好的推進(jìn)作用，但還是存在幾個(gè)問(wèn)題：

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)抗菌性能檢測(cè)用的對(duì)照樣品未統(tǒng)一規(guī)定。通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，菌種在不同的對(duì)照樣上菌落增長(zhǎng)倍數(shù)相差可達(dá)10倍。不同的檢測(cè)機(jī)構(gòu)采用不同的對(duì)照樣品，導(dǎo)致各檢測(cè)機(jī)構(gòu)的檢測(cè)結(jié)果各不相同，重復(fù)性和再現(xiàn)性也較低。

抗菌檢測(cè)主要針對(duì)菌種活性較強(qiáng)時(shí)樣品的抗菌效果，要在菌種活性較強(qiáng)時(shí)才能反映產(chǎn)品真實(shí)抗菌性能。菌種活化代數(shù)越多，菌種越不穩(wěn)定?，F(xiàn)行的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)菌種的使用代數(shù)并未作出明確規(guī)定。不同檢測(cè)機(jī)構(gòu)使用不同活化代數(shù)的微生物，實(shí)驗(yàn)室之間檢測(cè)結(jié)果無(wú)可比性。

現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中抗菌性能檢測(cè)采用貼膜法，而貼膜法主要適用于固體表面平整光滑、厚度較小的抗菌材料的抗菌性能的測(cè)定，對(duì)多孔結(jié)構(gòu)、表面凹凸不平等特殊結(jié)構(gòu)的建材產(chǎn)品并不適用[4]。

4 抗菌陶瓷的制備技術(shù)

4.1 抗菌釉的制備技術(shù)

抗菌釉是指將抗菌劑引入基礎(chǔ)釉料中制備成抗菌釉，抗菌劑的引入不影響抗菌釉的基本物理性能。黃石理工學(xué)院的靖金球等將磷酸銀和氧化鋅引入基礎(chǔ)釉中，當(dāng)抗菌劑用量為4%（其中Ag⁺含量為2%，Zn²⁺含量為2%）時(shí)，抗菌性能最佳，抗菌率>99.9%[5]。王慧華等以磷酸鈣為載體，銀鋅離子為抗菌劑，在1100℃氧化氣氛下燒結(jié)制得抗菌性能顯著、耐候性穩(wěn)定的抗菌陶瓷[6]。陳前林等制備了SiO₂-Zr₃（PO₄）₄改性的TiO₂粉體，將其添加到陶瓷釉料中，研制出了TiO₂光催化抗菌陶瓷，其對(duì)大腸桿菌的抑菌率達(dá)98%[7]。尹荔松，沈輝采用溶膠凝膠法制備了銀離子和銅離子摻雜的納米二氧化鈦溶膠，并采用提拉法在陶瓷基上成膜，制備了自清潔抗菌陶瓷[8]。輕工業(yè)陶瓷研究所胡海泉等研究了復(fù)合型抗菌釉（光觸媒材料、遠(yuǎn)紅外材料、磷酸銀、稀土元素引入的光觸媒材料兩兩復(fù)配）的配方和工藝，所研制最優(yōu)配方的抗菌陶瓷在黑暗條件下24小時(shí)后，抗菌率100%[9]。賈玉寶通過(guò)調(diào)整磷酸銀和硼化物的組成，研制出了耐1200℃以上的高溫的抗菌釉。抗菌陶瓷對(duì)大腸桿菌、黃色葡萄球菌、MRSA3種細(xì)菌滅菌率分別為99.2%，99.6%，99.3%[10]。武漢理工大學(xué)吳建鋒等通過(guò)在釉中引入銀系無(wú)機(jī)抗菌劑，研制了低溫一次快燒的具有抗菌功能的陶瓷釉面磚，該樣品的抗菌性能及抗菌耐久性良好[11]。張文鉦將0.02%鉬酸銀添加到陶瓷釉中，在加鉬酸銀添加量的20%（以重量計(jì)）的二氧化鈦于釉中，獲得抗菌性能良好的瓷磚，6h對(duì)大腸桿菌的殺滅率為99.9996%[12]。楊榮興等將吸附一定量的Ag⁺和Zn²⁺的Ca₃（PO₄）₂無(wú)機(jī)抗菌劑按一定比例摻入釉漿中，在氧化氣氛和1150～1200℃溫度下，經(jīng)燒成可制得抗菌陶瓷，抗菌防霉效果明顯[13]。浙江大學(xué)王可采用Ag⁺和Ag⁺/Zn²⁺兩種金屬離子復(fù)合抗菌劑，以一定的方式添加到釉料中，能夠制備出抗菌率為99.9%的抗菌陶瓷[14]。把含有銀、銅、鋅等離子至少一種的磷酸鈣與釉漿混合，施于陶瓷坯體上，經(jīng)1150℃燒成制作抗菌陶瓷的研究被馬鐵成等研究[15]。馬鐵成等通過(guò)在釉中引入磷酸銀抗菌劑，研制了低溫兩次快燒抗菌陶瓷釉面磚。結(jié)果表明，基釉中加入2%Ag₃PO₄及燒成溫度為1050℃的抗菌釉面磚可獲得較好的抗菌效果和釉面質(zhì)量[16]。項(xiàng)金鐘等將自制的超細(xì)新型無(wú)機(jī)抗菌材料應(yīng)用于陶瓷制品，制備出了具有良好抗菌性能的抗菌釉及抗菌陶瓷制品。獲得了優(yōu)化的工藝參數(shù)[17]。黃鳳萍等采用在坯體上，一次施釉、二次施釉后，再絲網(wǎng)印刷抗菌劑等工藝制備抗菌釉面磚，其對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌的殺菌率均為92%[18]。大連輕工業(yè)學(xué)院劉麗芳等通過(guò)在釉料中引入銀系抗菌劑，采用正交實(shí)驗(yàn)法優(yōu)選出抗菌白色陶質(zhì)釉面磚的釉料配方及燒成條件。結(jié)果表明：素?zé)郎囟?130℃、釉燒溫度1050℃，釉料中添加磷酸銀2%、磷酸鈣5%可獲得良好的抗菌性能[19]。蔡柏齡等采用銀離子擴(kuò)散法制造抗菌陶瓷制品，這種方法避免了金屬離子在高溫?zé)七^(guò)程中揮發(fā)損失的問(wèn)題，能有效控制銀離子的合理分布，抗菌效果優(yōu)良[20]。東北大學(xué)王微以含鈦高爐渣為主要原料，混合高嶺石、鉀長(zhǎng)石、葉臘石和石英砂制備一種抗菌陶瓷[21]。楊馳、羅望華以鈦酸丁酯為主要原料，采用溶膠-凝膠法制備納米TiO₂，并通過(guò)往釉料中摻入納米TiO₂的方式制成抗菌、自清潔陶瓷[22]。劉維良等采用納米磷酸鋯載銀抗菌劑引入釉中，通過(guò)銀離子-非離子型表面活性劑復(fù)配和超聲分散，抗菌劑的加入量為2.0wt%時(shí)，樣品的抗菌率可達(dá)到95%以上[23]。西北大學(xué)的吳志龍將自制的納米無(wú)機(jī)復(fù)合抗菌粉體引入普通陶瓷釉料，采用二層釉工藝，燒成溫度1180-1200℃，氧化氛燒成，制得抗菌陶瓷。當(dāng)抗菌粉體摻入量超過(guò)6%，抗菌率>95%[24]。江西理工大學(xué)的李倩等以硅藻土和硝酸銀為主要原料，采用預(yù)先真空浸漬法和壓制成型工藝，在1050℃煅燒制備了納米銀/硅藻土復(fù)合抗菌陶瓷，納米銀/硅藻土復(fù)合抗菌陶瓷對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌均有很強(qiáng)的抑菌和殺菌能力，有望應(yīng)用于終端水處理系統(tǒng)[25]。崔天順等將紅輝沸石改型后，交換上具有抗菌性能的金屬離子Zn²⁺、Cu²⁺、Ag⁺，制備成抗菌沸石。將抗菌沸石與釉面混合制成具有抗菌性能的抗菌釉面并涂于陶瓷表面，焙燒后制得抗菌陶瓷。實(shí)驗(yàn)表明，交換2次的抗菌沸石制成的抗菌陶瓷在焙燒1h條件下所得制品相對(duì)載銀無(wú)機(jī)抗菌劑仍有較強(qiáng)的抗菌性能[26]。劉儒平等將混合稀土氧化物添加到含銀系納米抗菌劑的陶瓷釉料中，在氧化氣氛中1180℃溫度下燒成可制得納米抗菌建筑衛(wèi)生陶瓷，抗菌性能良好[27]。湖南工業(yè)大學(xué)劉曉ZnO/P-g-C₃N₄/SMSO三元復(fù)合光催化材料與中高溫釉粉混合，制備得均勻的漿料，在釉粉所需的溫度條件下燒制抗菌陶瓷，在可見(jiàn)光照射45min后對(duì)兩種菌的抑制效果均達(dá)到100%[28]。黃軍鋒等在釉中引入銀系無(wú)機(jī)抗菌劑，研制了低溫二次燒成具有抗菌功能的乳濁釉陶瓷，探討了釉料配方和燒成條件[29]。王剛、楊榮興將無(wú)機(jī)抗菌劑引入陶瓷釉中，研制了抗菌陶瓷。結(jié)果表明，產(chǎn)品不但具有較強(qiáng)的抗菌性能，而且主要物化性能均達(dá)國(guó)標(biāo)[30]。鄺鉅熾等采用雙層釉工藝，將所制得載銀和二氧化鈦抗菌劑優(yōu)化，制備出復(fù)合型Ag-TiO₂抗菌劑，在原面釉中加人制得的復(fù)合型抗菌劑形成成抗菌釉料，將其涂覆在已有底釉的釉面磚表面形成抗菌陶瓷，產(chǎn)品的抗菌性能和抗菌耐久性良好[31]。徐伏秋等采用水熱法一步合成載銀羥基磷灰石抗菌粉體（Ag-HA），并將其應(yīng)用于抗菌陶瓷的制備。選擇4.50%Ag-HA作為抗菌粉體，其摻入量為9wt%時(shí)，陶瓷的抗菌率>99.9%[32]。師彩麗等在在基磷灰石中加入銀鹽充分反應(yīng)，熱處理后得到載銀羥基磷灰石抗菌粉體，將此抗菌粉體5%摻于中溫釉中，涂于陶瓷表面通過(guò)釉燒得到抗菌衛(wèi)生陶瓷。其對(duì)大腸桿菌和金黃色萄萄球菌抗菌率達(dá)100%[33]。鄧秋玲將載銀羥基磷灰石/硅藻土（Ag-HA/Ag-ED）粉體按 6%的質(zhì)量比摻入釉中，在 1180℃燒制成瓷。抗菌測(cè)試結(jié)果表明該抗菌陶瓷對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌抗菌率達(dá)到 99%以上[34]。2F3DC776-A569-421C-A0E1-582B8AFEF101

4.2 光催化薄膜抗菌陶瓷制備技術(shù)

在陶瓷表面噴涂一層以TiO₂或摻雜TiO₂為代表的光催化材料涂層來(lái)實(shí)現(xiàn)抗菌。東北大學(xué)冶金學(xué)院的時(shí)代等將Co-TiO₂納米溶膠噴涂到無(wú)釉面瓷磚片上，考察了鍍膜高度、焙燒溫度等因素對(duì)抗菌陶瓷抗菌性能的影響。結(jié)果表明：當(dāng)鍍膜高度為8cm，焙燒溫度為600℃時(shí)制備的Co-TiO₂抗菌陶瓷的成膜平滑均勻，與陶瓷基底結(jié)合緊密，抗菌率達(dá)到93.5%[35]。賀鵬等用溶膠凝膠法制備La³⁺、Si⁴⁺摻雜的銳鈦礦型TiO₂光催化材料，再通過(guò)浸漬提拉法在瓷磚表面覆一層這種摻雜的TiO2光催化膜，與純粉末樣相比，將TiO₂固定成膜后催化降解能力有所降低，但仍具有較強(qiáng)的催化能力[36]。東北大學(xué)王昱征博士研究了Zn、Zn/Ce、Zn/Y及B摻雜TiO2納米材料的抗菌性能及抗菌陶瓷的制備，研究表明：Ce-TiO₂和Y-TiO₂幾乎無(wú)抗菌性能，Zn/Ce-TiO₂、Zn/Y-TiO₂和B-TiO₂抗菌性能強(qiáng)弱為：Zn/Y-TiO₂≈Zn/Ce-TiO₂>B-TiO₂[37]。東北大學(xué)欒澈以鈦酸四丁酯、水、無(wú)水乙醇、以及冰醋酸和摻雜Zn、Ce、Y金屬離子為原料制備TiO₂溶膠，將所獲得的溶膠涂在瓷磚表面，經(jīng)過(guò)熱處理制得抗菌陶瓷，探討抗菌陶瓷抗菌效果最佳的制備條件[38]。東北大學(xué)薛菲制備了Zn/Co共摻雜TiO₂納米材料，采用超聲噴霧熱解法及浸漬提拉法系統(tǒng)的研究噴霧鍍膜高度、噴霧時(shí)間、提拉速度、提拉浸漬時(shí)間、焙燒溫度及保溫時(shí)間對(duì)抗菌陶瓷抗菌性的影響，探索最佳鍍膜工藝[39]。盧維奇等采用溶膠-凝膠法制備了摻鑭納米TiO₂薄膜，并用浸漬提拉法覆膜在陶瓷表面。陶瓷覆膜鑭摻雜納米TiO₂，具有良好的親水性能，抗菌率高達(dá)99%[40]。李春紅等采用溶膠-凝膠法，以TiCl₄以為原料，無(wú)水乙醇為溶劑，通過(guò)稀土摻雜改性，采用自制拉膜機(jī)，在普通陶瓷釉面磚上制備出了無(wú)干涉色的TiO₂抗菌薄膜。薄膜密著法抗菌實(shí)驗(yàn)表明，在光照條件下，其2h殺菌率為98.5%[41]。李云豪等以正硅酸乙酯、乙酸鋅為原料制得溶膠，常溫常壓下在陶瓷釉面磚表面噴涂溶膠、低溫凝膠化及熱處理制得含鋅離子的二氧化硅凝膠涂層。研究了鋅離子濃度、陶瓷坯體表面溫度、熱處理溫度對(duì)抗菌性能的影響[42]。

4.3 抗菌釉和光催化薄膜復(fù)合抗菌陶瓷制備技術(shù)

抗菌材料中的抗菌劑一般只有一種，將兩種抗菌方式復(fù)合在一起可制作抗菌性能更好的抗菌陶瓷。劉爽等將交換有Ag⁺、Zn²⁺的鈣基膨潤(rùn)土加入釉料中，同時(shí)在陶瓷釉層表面鍍納米級(jí)的TiO₂光催化膜，利用這兩種抗菌劑制備復(fù)合型抗菌陶瓷材料，抗菌性能相對(duì)單獨(dú)一種抗菌手段更優(yōu)[43]。CN202010764471.5公開(kāi)了一種抗菌抑菌釉面磚的制備方法及其納米抗菌液的制備方法。該抗菌釉面磚通過(guò)抗菌釉和抗菌涂層復(fù)合而成。所述的抗菌抑菌釉面磚由坯體、底釉、抗菌保護(hù)釉層、抗菌超潔亮拋光液層、抗菌防污蠟層組成。該產(chǎn)品具有良好的抗菌效果和耐久性[44]。

5? 抗菌技術(shù)在陶瓷中應(yīng)用存在的問(wèn)題及前景展望

5.1 抗菌技術(shù)在陶瓷中應(yīng)用存在的問(wèn)題

（1）釉中摻雜金屬離子抗菌材料制備的抗菌陶瓷存在有效抗菌物質(zhì)溶出低的問(wèn)題，如何使抗菌物質(zhì)充分溶出，發(fā)揮抗菌作用是這類(lèi)抗菌技術(shù)路線的關(guān)鍵[45]。

（2）光催化涂層抗菌陶瓷，由于烤制的溫度較低，使得光催化材料與陶瓷表面的結(jié)合力不夠，耐久性較差。另外，大部分光催化抗菌陶瓷有光才能起作用，光催化抗菌陶瓷光催化效率低下也是一個(gè)有待解決的問(wèn)題。

（3）抗菌檢測(cè)涉及到微生物等領(lǐng)域，對(duì)環(huán)境、操作等有較為嚴(yán)格的要求。如果把樣品送到有檢測(cè)資質(zhì)的第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)，時(shí)間偏長(zhǎng)，通常需要半個(gè)月以上的時(shí)間才能得到檢測(cè)結(jié)果。目前的檢測(cè)方法不夠直觀的給消費(fèi)者展示抗菌陶瓷的抗菌效果，消費(fèi)者認(rèn)可度不足。

5.2 抗菌技術(shù)應(yīng)用的前景展望

（1）釉中摻雜型和光催化涂層型進(jìn)行復(fù)合，能克服彼此之間的不足，充分提升抗菌性能的穩(wěn)定性和耐久性。

（2）目前抗菌陶瓷生產(chǎn)工藝大體上有二次施釉、二次燒制;二次施釉、一次燒制，生產(chǎn)工藝復(fù)雜、成本偏高?？咕沾晌磥?lái)的趨勢(shì)朝低成本、工藝簡(jiǎn)單等方向發(fā)展。

（3）研發(fā)一種直觀的、快速的、簡(jiǎn)單的抗菌檢測(cè)方法，當(dāng)場(chǎng)驗(yàn)證其具有抗菌效果，增強(qiáng)抗菌陶瓷的現(xiàn)場(chǎng)體驗(yàn)感，贏得消費(fèi)者的認(rèn)可。

6 結(jié)論

傳統(tǒng)的陶瓷和環(huán)保功能復(fù)合將是陶瓷領(lǐng)域主要研究方向之一，隨著技術(shù)的發(fā)展及一些基礎(chǔ)性研究的深入、生產(chǎn)工藝的不斷完善，抗菌陶瓷將倍受人們的青睞?？咕沾芍破返氖袌?chǎng)潛力巨大， 前景十分廣闊。

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Research Status and Development Trend of Antibacterial Ceramics

XU Yu， ZHONG Bao-min， JIN Guo-ting， LIN Jin-wei

（Foshan Dongpeng Ceramics Development Co. ， Ltd. Foshan， 528000，Guangdong，China）

Abstract： With the continuous development of Chinas economy and the improvement of peoples living standards， peoples health awareness is gradually enhanced. At the beginning of 2020， the outbreak and spread of COVID-19 pandemic accelerated peoples demand for antibacterial ceramics. Based on the types and antibacterial mechanism of inorganic antibacterial materials， the standard and detection methods of antibacterial ceramics， and the preparation technology of antibacterial ceramics， the research status of antibacterial ceramics were described in detail， the problems of application of antibacterial technology in ceramics and the development prospect of antibacterial ceramics are also discussed.

Keywords： antibacterial ceramics; antibacterial properties; antibacterial mechanism; preparation technique2F3DC776-A569-421C-A0E1-582B8AFEF101