一种光致变色保健陶瓷及其制备方法技术领域
本发明涉及了陶瓷技术领域，特别是涉及了一种光致变色保健陶瓷及其制备方
法。
背景技术
细菌，霉菌作为病原菌对人类和动植物有很大危害，影响人们的健康甚至危及生
命，带来了重大的经济损失。因此抗菌材料及其制品的研究日益引起人们的关注，抗菌制品
的需求将构成巨大的市场。
在室内装修过程中使用的装潢材料挥发出来的苯、甲醛、酮、氨等刺激性气体以及
日常生活中剩菜剩饭酸臭味，香烟等对人体有害的异味，用富含负离子的材料，其释放的空
气负离子都能有效地加以消除，达到净化空气的目的，并对金葡萄球菌、大肠杆菌、念珠菌
及霉菌等有很好的抑制作用。
墙砖，无论家居室内装饰，或是用于工业生产或公共场所，在满足外观实用之余，
如何使其具备更多关乎人们健康保障方面的功能，也是业界科研工作者顺应时代潮流和生
活风向标而做出的思考。
在现有墙砖等建筑装饰材料中，目前也鲜有报道关于均匀性较好的稳定的抗菌功
能的陶瓷砖，若简单的添加抗菌剂，由于高温熔制工艺，使得抗菌稳定性减弱，甚至可能失
去抗菌效果。现有的陶瓷材料一般是单一功能的产品，功能如抗菌、防静电、夜光、光致变
色、净化空气等等，即一种产品不具备多项功能，这极大限制了其应用范围，虽然也有采用
两种功能剂进行搭配，但效果仍不理想，还有待进一步提高。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足，本发明提供了一种光致变色保健陶瓷及其制备方
法。
本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：
一种光致变色保健陶瓷及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：
步骤A，制备釉浆：按质量百分比计，将10~15%氧化锌、0.4~0.5%碳酸钡、0.3~0.4%滑石
粉、58~65%硼砂、10~12%氧化硅、12~20%氧化硼及5~8%功能剂混合得混合粉末，加入含有氧
化铝球磨球和蒸馏水的球磨罐中，将球磨罐固定于高速振动球磨机上，并进行转动和球磨；
再加入电气石和堇青石，继续转动和球磨，控制浆料300~350目，制得釉浆；其中，所述电气
石和堇青石分别占混合粉末质量的3~8%和1~5%；
步骤B，浸渍釉浆：对多孔陶瓷进行浸渍釉浆→抽真空→加压循环处理，至少循环1次；
然后进行300~500℃的一次烧结；
步骤C，喷涂釉浆：采用喷釉的方式，将釉浆喷涂在烧结后的多孔陶瓷表面；然后进行
700~800℃的二次烧结，制得保健陶瓷。
其中，所述氧化铝球磨球与蒸馏水的质量比为1:2。
在本发明中，所述功能剂可以通过如下方法制得：
（1）称取0.3~1gC60粉末，量取80~100ml质量分数为98％的浓硫酸，将C60粉末和浓硫酸
在烧杯中混合，烧杯放在冰水浴中，同时以500~600rpm的速度搅拌，得混合液；称取1~3g高
锰酸钾粉末，缓慢的加入上述混合液中；移去冰水浴，换成水浴，保持水浴温度30~40℃，反
应3~5h；快速加入100~150ml纯水，过滤，然后用截留分子量为1000的透析袋透析3~5天，得
石墨烯量子点（GQDs）悬浮液；100~150rpm速度搅拌GQDs悬浮液，同时激光辐照30~60min，激
光辐照功率为0.5~2W；备用；
（2）超声搅拌50~60mlGQDs悬浮液，滴加浓度为0.001~0.01mol/L硝酸银水溶液；逐滴加
入浓度为0.1~0.5mol/L磷酸二氢铵溶液（磷酸二氢铵溶液与硝酸银水溶液体积比为2~3:
1），超声搅拌10~20min；逐滴加入0.5~1mol/L氢氧化钠溶液，调节PH值至11，而后静置、离
心，用去离子水和乙醇交替洗涤三次，真空干燥，得GQDs/Ag2O；
（3）取1~3gGQDs/Ag2O超声搅拌分散于80~120ml水溶液中；逐滴加入浓度为0.005~
0.05mol/L硝酸铈水溶液，30~60min后逐滴加入浓度为0.005~0.05mol/L硝酸锌水溶液，
GQDs/Ag2O水溶液、硝酸铈水溶液与硝酸锌水溶液体积比为1:0.1~0.2:0.2~0.4；继续超声
搅拌，调节混合溶液PH值至7.0；边超声搅拌，边加入4~8mL质量分数为50%的水合肼，在30~
40℃下还原反应0.5~1h；之后，再加入40~50mL质量分数为50%的水合肼，在85℃下还原反应
30~48h后；过滤，用去离子水洗涤数次，真空干燥，得GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce；
（4）将0.1~0.5gGQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce超声搅拌分散于水溶液中；之后加入体积比3~5:1
的水和氨水，搅拌均匀后加入正硅酸乙酯（与GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce的质量比为3:1~3），调节
pH值为9~10，反应温度为20~25℃，反应30~60min；进行离心并依次用丙酮和去离子水清洗
获得沉淀；将该沉淀在80~90℃下干燥2~4h，以得到GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2；将GQDs/
Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2置于氩气气氛下进行500~800℃热处理1~2h，冷却至室温后，浸没在氢
氟酸中以超声功率100~150W进行超声10~15min，去除表面局部二氧化硅，离心并干燥，获得
GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2；
（5）取三维海绵状石墨烯超声搅拌分散于水溶液中，逐滴加入GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/
SiO2水溶液中，三维海绵状石墨烯与GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2的重量比为1:1~5；10~100W
超声60~120min，静置，去离子水洗涤数次，离心，置于密闭空间内，进行抽真空→加热加压
循环3~8次（抽真空时间为20~30min；加热加压为通入高温高压气体，气体加热温度为80~90
℃，加压至0.3~0.6Mpa，保压20~30min），得GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2/石墨烯抗菌粉，即抗
菌粉；
（6）取抗菌粉、光致变色复合物和纳米竹炭分散于100~200ml超纯水中，超声搅拌2~3h
获得均匀和稳定的分散液，其中抗菌粉、光致变色复合物和纳米竹炭的重量比为4~8:1~5:3
~8；将具有碳纳米管网状膜的基板置于约8℃时，将分散液加入内凹形状的基板中，同时，来
回滚动滚轮，使该分散液均匀分散于该碳纳米管网状膜中，由于碳纳米管在8℃附近时具有
亲水性，该分散液被吸附在碳纳米管网状膜的多个网洞；升温至约25℃，碳纳米管具有疏水
性并将大部分水分子赶走留下吸附在碳纳米管网状膜的多个网洞中抗菌粉、光致变色复合
物和纳米竹炭；去掉水分，置于密闭空间内，进行抽真空→加热加压循环3~5次（抽真空时间
为20~30min；加热加压为通入高温高压气体，气体加热温度为80~90℃，加压至0.3~0.6Mpa，
保压20~30min），然后将吸附有抗菌粉、光致变色复合物和纳米竹炭的碳纳米管网状膜刮离
该基板，获得抗菌-光致变色-防辐射功能剂。
在本发明中，所述功能剂还可以通过如下方法制得：
（1）称取0.3~1gC60粉末，量取80~100ml质量分数为98％的浓硫酸，将C60粉末和浓硫酸
在烧杯中混合，烧杯放在冰水浴中，同时以500~600rpm的速度搅拌，得混合液；称取1~3g高
锰酸钾粉末，缓慢的加入上述混合液中；移去冰水浴，换成水浴，保持水浴温度30~40℃，反
应3~5h；快速加入100~150ml纯水，过滤，然后用截留分子量为1000的透析袋透析3~5天，得
石墨烯量子点（GQDs）悬浮液；100~150rpm速度搅拌GQDs悬浮液，同时激光辐照30~60min，激
光辐照功率为0.5~2W；备用；
（2）超声搅拌50~60mlGQDs悬浮液，滴加浓度为0.001~0.01mol/L硝酸银水溶液；逐滴加
入浓度为0.1~0.5mol/L磷酸二氢铵溶液（磷酸二氢铵溶液与硝酸银水溶液体积比为2~3:
1），超声搅拌10~20min；逐滴加入0.5~1mol/L氢氧化钠溶液，调节PH值至11，而后静置、离
心，用去离子水和乙醇交替洗涤三次，真空干燥，得GQDs/Ag2O；
（3）取1~3gGQDs/Ag2O超声搅拌分散于水溶液中；逐滴加入浓度为0.05~0.5g/100mlZnO
量子点水溶液，超声功率搅拌速度各减半；60~90min后，静置，过滤，用去离子水洗涤数次，
真空干燥，得GQDs/Ag2O/ZnO；
（4）取三维海绵状石墨烯超声搅拌分散于水溶液中，逐滴加入GQDs/Ag2O/ZnO水溶液
中，三维海绵状石墨烯与GQDs/Ag2O/ZnO的重量比为1:1~5；10~100W超声60~120min，静置，
去离子水洗涤数次，离心，置于密闭空间内，进行抽真空→加热加压循环3~8次（抽真空时间
为20~30min；加热加压为通入高温高压气体，气体加热温度为80~90℃，加压至0.3~0.6Mpa，
保压20~30min），得GQDs/Ag2O/ZnO/石墨烯抗菌粉，即抗菌粉；
（5）取抗菌粉、光致变色复合物和纳米竹炭分散于100~200ml超纯水中，超声搅拌2~3h
获得均匀和稳定的分散液，其中抗菌粉、光致变色复合物和纳米竹炭的重量比为4~8:1~5:3
~8；将具有碳纳米管网状膜的基板置于约8℃时，将分散液加入内凹形状的基板中，同时，来
回滚动滚轮，使该分散液均匀分散于该碳纳米管网状膜中，由于碳纳米管在8℃附近时具有
亲水性，该分散液被吸附在碳纳米管网状膜的多个网洞；升温至约25℃，碳纳米管具有疏水
性并将大部分水分子赶走留下吸附在碳纳米管网状膜的多个网洞中抗菌粉、光致变色复合
物和纳米竹炭；去掉水分，置于密闭空间内，进行抽真空→加热加压循环3~5次（抽真空时间
为20~30min；加热加压为通入高温高压气体，气体加热温度为80~90℃，加压至0.3~0.6Mpa，
保压20~30min），然后将吸附有抗菌粉、光致变色复合物和纳米竹炭的碳纳米管网状膜刮离
该基板，获得抗菌-光致变色-防辐射功能剂。
其中，所述三维海绵状石墨烯制备方法如下：将3g 石墨粉，1g NaNO3在冰水浴中
与250ml 98%浓硫酸混合均匀，缓慢加入6g KMnO4。然后升温至在35℃，搅拌40min 后，加入
95ml 去离子水，升温至98℃反应20min；再加入270ml 水稀释，并用5ml 30％ H2O2中和多
余KMnO4，混合溶液的颜色为棕黄色，趁热过滤，用去离子水反复洗涤至中性，超声分散得到
GO；取200ml 质量分数为5mg/ml的氧化石墨烯溶液倒入直径25cm，高2cm的圆盘状反应皿
中，加入抗坏血酸(VC)0.5g搅拌使其充分混合；然后密闭反应皿并置于80℃水热反应15h，
反应皿中的氧化石墨烯自发收缩交联成三维海绵结构，冷冻干燥，得到柔性的三维海绵状
石墨烯。
在本发明中，所述光致变色复合物制备方法如下：氮气环境下，将浓度为0.05~
0.5mol/L的质子酸溶液和浓度为0.05~0.5mol/L的十二烷基苯磺酸以体积比3:1~3混合，同
时加入光致变色粉，磁力搅拌60~120min后加入苯胺，光致变色粉与苯胺质量比为1:5~10；
持续搅拌60~90min后，逐滴滴加过硫酸铵，苯胺与过硫酸铵摩尔比为1:1；20℃～30℃下反
应12~36h；丙酮、去离子水洗涤数次后真空干燥，碾磨得纳米聚苯胺/光致变色粉复合物；将
1~10g纳米聚苯胺/光致变色粉复合物超声搅拌分散于水溶液中；之后加入体积比4:1的水
和氨水，搅拌均匀后加入正硅酸乙酯（与纳米聚苯胺/光致变色粉复合物的质量比为5:1~
3），调节pH值为9~10，反应温度为20~25℃，反应60~90min；进行离心并依次用丙酮和去离子
水清洗获得沉淀；将该沉淀在90℃下干燥3h，以得到纳米聚苯胺/光致变色粉复合物/SiO2；
将纳米聚苯胺/光致变色粉复合物/SiO2置于氩气气氛下进行800~1000℃热处理1~2h，去除
聚苯胺，光致变色粉/多孔SiO2，即光致变色复合物。
所述光致变色粉为稀土氧化物，所述稀土氧化物为Nd2O3、Er2O3、Pr2O3、CeO2、Sm2O3、
La2O3、Y2O3、Yb2O3中至少一种。
其中，所述纳米竹炭为粒径介于100~500nm的纳米竹炭。
本发明具有如下有益效果：和现有陶瓷相比，本发明制造的陶瓷配料科学，制备合
理，性能稳定，而且不含有铅镉等剧毒物质，同时通过抗菌粉、纳米竹炭及光致变色复合物
的协同作用使其还具有均匀的持久的光谱的抗菌特性、光致变色以及防辐射功能，进一步
拓宽了陶瓷的应用范围。
本方法在三维石墨烯上负载并固定抗菌剂，不仅防止其团聚，显著提高金属纳米
粒子等抗菌剂的稳定性，使其能更好分散在低温熔块及釉浆中，且具有更长效的抗菌活性
以及银离子不会溢出氧化变色；同时复合了多种抗菌剂的抗菌性能，相比于单一的银纳米
抗菌剂有着更好的抗菌效果，抗菌持久，而且均匀分散性更好；纳米竹炭含有炭、氢、氧等多
种有益元素，细密多孔，既能阻断及吸收各种电器产生的有害射线的侵蚀，使人体彻底免除
有害射线的危害，纳米竹炭还可产生负离子，吸附并分解各种游离的有害物质，自动调节干
湿度，还可产生最适合人体的远红外线；光致变色复合物具有光致变色的效果，使产品更加
丰富多彩，利用其生产的陶瓷砖是采用传统着色剂生产的陶瓷砖无法比拟的，可随着照射
光线强弱的不同而变化的各种颜色，异彩纷呈，瑰丽多姿，从而使陶瓷产品显得美妙神奇、
清新高雅，点缀都市夜生活，给建筑物及室内装饰增添情调及艺术效果；
本发明通过合理搭配抗菌粉、光致变色复合物及纳米竹炭，以及分别吸附在多层网状
的碳纳米管上，可进一步提高功能剂在陶瓷中的分散均匀性和功能稳定性。
具体实施方式
下面通过具体的优选实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
一种光致变色保健陶瓷及其制备方法，该制备方法包括如下步骤：
步骤A，制备釉浆：按质量百分比计，将10.2%氧化锌、0.4%碳酸钡、0.4%滑石粉、58%硼
砂、10%氧化硅、16%氧化硼及5%功能剂混合得混合粉末，加入含有氧化铝球磨球和蒸馏水的
球磨罐中，将球磨罐固定于GM-3B高速振动球磨机上，并进行转动和球磨30min；再加入电气
石和堇青石，继续转动和球磨50min，控制浆料300~350目，制得釉浆；其中，所述电气石和堇
青石分别占混合粉末质量的3%和5%；所述氧化铝球磨球与蒸馏水的质量比为1:2；
步骤B，浸渍釉浆：对多孔陶瓷进行浸渍釉浆→抽真空→加压循环处理（具体为：浸渍在
步骤A制得的釉浆中10min，取出，对浸渍后的多孔陶瓷进行抽真空→加压处理，抽真空真空
度为-0.02Mpa，保压5min；加压至0.3Mpa，保压10min），循环7次；然后进行300~500℃的一次
烧结；
步骤C，喷涂釉浆：采用喷釉的方式，将釉浆喷涂在烧结后的多孔陶瓷表面，喷釉时多孔
陶瓷表面温度控制在75±2℃，施釉的重量每600mm×600mm 的砖坯喷涂160g；然后进行700
~800℃的二次烧结，制得保健陶瓷。
其中，所述功能剂通过如下方法制得：
（1）称取0.6gC60粉末，量取100ml质量分数为98％的浓硫酸，将C60粉末和浓硫酸在烧
杯中混合，烧杯放在冰水浴中，同时以600rpm的速度搅拌，得混合液；称取1g高锰酸钾粉末，
缓慢的加入上述混合液中；移去冰水浴，换成水浴，保持水浴温度30~40℃，反应4h；快速加
入120ml纯水，过滤，然后用截留分子量为1000的透析袋透析4天，得石墨烯量子点（GQDs）悬
浮液；100rpm速度搅拌GQDs悬浮液，同时激光辐照40min，激光辐照功率为1W；备用；
（2）超声搅拌60mlGQDs悬浮液，滴加浓度为0.001mol/L硝酸银水溶液；逐滴加入浓度为
0.1mol/L磷酸二氢铵溶液（磷酸二氢铵溶液与硝酸银水溶液体积比为2:1），超声搅拌
20min；逐滴加入1mol/L氢氧化钠溶液，调节PH值至11，而后静置、离心，用去离子水和乙醇
交替洗涤三次，真空干燥，得GQDs/Ag2O；
（3）取1gGQDs/Ag2O超声搅拌分散于100ml水溶液中；逐滴加入浓度为0.05mol/L硝酸铈
水溶液，30min后逐滴加入浓度为0.005mol/L硝酸锌水溶液，GQDs/Ag2O水溶液、硝酸铈水溶
液与硝酸锌水溶液体积比为1:0.1:0.4；继续超声搅拌，调节混合溶液PH值至7.0；边超声搅
拌，边加入6mL质量分数为50%的水合肼，在30℃下还原反应0.5h；之后，再加入45mL质量分
数为50%的水合肼，在85℃下还原反应36h后；过滤，用去离子水洗涤数次，真空干燥，得
GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce；
（4）将0.5gGQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce超声搅拌分散于水溶液中；之后加入体积比4:1的水和
氨水，搅拌均匀后加入正硅酸乙酯（与GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce的质量比为3:2），调节pH值为9~
10，反应温度为20~25℃，反应30min；进行离心并依次用丙酮和去离子水清洗获得沉淀；将
该沉淀在90℃下干燥3h，以得到GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2；将GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2置
于氩气气氛下进行600℃热处理1h，冷却至室温后，浸没在氢氟酸中以超声功率100W进行超
声10min，去除表面局部二氧化硅，离心并干燥，获得GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2；
（5）取三维海绵状石墨烯超声搅拌分散于水溶液中，逐滴加入GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/
SiO2水溶液中，三维海绵状石墨烯与GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2的重量比为1:5；50W超声
100min，静置，去离子水洗涤数次，离心，置于密闭空间内，进行抽真空→加热加压循环3次
（抽真空时间为25min；加热加压为通入高温高压气体，气体加热温度为80~90℃，加压至
0.5Mpa，保压30min），得GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2/石墨烯抗菌粉，即抗菌粉；
（6）制备光致变色复合物：氮气环境下，将浓度为0.4mol/L的质子酸溶液和浓度为
0.3mol/L的十二烷基苯磺酸以体积比3:2混合，同时加入光致变色粉（Nd2O3、Pr2O3、La2O3和
Yb2O3按重量比1:2:2:1混合而得），磁力搅拌90min后加入苯胺，光致变色粉与苯胺质量比为
1:8；持续搅拌90min后，逐滴滴加过硫酸铵，苯胺与过硫酸铵摩尔比为1:1；20℃～30℃下反
应20h；丙酮、去离子水洗涤数次后真空干燥，碾磨得纳米聚苯胺/光致变色粉复合物；将6g
纳米聚苯胺/光致变色粉复合物超声搅拌分散于水溶液中；之后加入体积比4:1的水和氨
水，搅拌均匀后加入正硅酸乙酯（与纳米聚苯胺/光致变色粉复合物的质量比为5:2），调节
pH值为9~10，反应温度为20~25℃，反应60min；进行离心并依次用丙酮和去离子水清洗获得
沉淀；将该沉淀在90℃下干燥3h，以得到纳米聚苯胺/光致变色粉复合物/SiO2；将纳米聚苯
胺/光致变色粉复合物/SiO2置于氩气气氛下进行800℃热处理1h，去除聚苯胺，得光致变色
粉/多孔SiO2，即光致变色复合物；
（7）取抗菌粉、光致变色复合物和纳米竹炭（粒径介于100~500nm）分散于150ml超纯水
中，超声搅拌2h获得均匀和稳定的分散液，其中抗菌粉、光致变色复合物和纳米竹炭的重量
比为4:5:3；将具有碳纳米管网状膜的基板置于约8℃时，将分散液加入内凹形状的基板中，
同时，来回滚动滚轮，使该分散液均匀分散于该碳纳米管网状膜中，由于碳纳米管在8℃附
近时具有亲水性，该分散液被吸附在碳纳米管网状膜的多个网洞；升温至约25℃，碳纳米管
具有疏水性并将大部分水分子赶走留下吸附在碳纳米管网状膜的多个网洞中抗菌粉、光致
变色复合物和纳米竹炭；去掉水分，置于密闭空间内，进行抽真空→加热加压循环4次（抽真
空时间为30min；加热加压为通入高温高压气体，气体加热温度为80~90℃，加压至0.5Mpa，
保压30min），然后将吸附有抗菌粉、光致变色复合物和纳米竹炭的碳纳米管网状膜刮离该
基板，获得抗菌-光致变色-防辐射功能剂。
实施例2
一种光致变色保健陶瓷及其制备方法，该制备方法包括如下步骤：
步骤A，制备釉浆：按质量百分比计，将10%氧化锌、0.45%碳酸钡、0.35%滑石粉、60%硼
砂、10%氧化硅、13.2%氧化硼及6%功能剂混合得混合粉末，加入含有氧化铝球磨球和蒸馏水
的球磨罐中，将球磨罐固定于GM-3B高速振动球磨机上，并进行转动和球磨30min；再加入电
气石和堇青石，继续转动和球磨50min，控制浆料300~350目，制得釉浆；其中，所述电气石和
堇青石分别占混合粉末质量的5%和3%；所述氧化铝球磨球与蒸馏水的质量比为1:2；
步骤B，浸渍釉浆：对多孔陶瓷进行浸渍釉浆→抽真空→加压循环处理（具体为：浸渍在
步骤A制得的釉浆中10min，取出，对浸渍后的多孔陶瓷进行抽真空→加压处理，抽真空真空
度为-0.02Mpa，保压5min；加压至0.3Mpa，保压10min），循环5次；然后进行300~500℃的一次
烧结；
步骤C，喷涂釉浆：采用喷釉的方式，将釉浆喷涂在烧结后的多孔陶瓷表面，喷釉时多孔
陶瓷表面温度控制在75±2℃，施釉的重量每600mm×600mm 的砖坯喷涂160g；然后进行700
~800℃的二次烧结，制得保健陶瓷。
其中，所述功能剂通过如下方法制得：
（1）称取0.6gC60粉末，量取100ml质量分数为98％的浓硫酸，将C60粉末和浓硫酸在烧
杯中混合，烧杯放在冰水浴中，同时以600rpm的速度搅拌，得混合液；称取1g高锰酸钾粉末，
缓慢的加入上述混合液中；移去冰水浴，换成水浴，保持水浴温度30~40℃，反应4h；快速加
入120ml纯水，过滤，然后用截留分子量为1000的透析袋透析4天，得石墨烯量子点（GQDs）悬
浮液；100rpm速度搅拌GQDs悬浮液，同时激光辐照40min，激光辐照功率为1W；备用；
（2）超声搅拌60mlGQDs悬浮液，滴加浓度为0.005mol/L硝酸银水溶液；逐滴加入浓度为
0.2mol/L磷酸二氢铵溶液（磷酸二氢铵溶液与硝酸银水溶液体积比为2:1），超声搅拌
20min；逐滴加入1mol/L氢氧化钠溶液，调节PH值至11，而后静置、离心，用去离子水和乙醇
交替洗涤三次，真空干燥，得GQDs/Ag2O；
（3）取2gGQDs/Ag2O超声搅拌分散于100ml水溶液中；逐滴加入浓度为0.03mol/L硝酸铈
水溶液，30min后逐滴加入浓度为0.03mol/L硝酸锌水溶液，GQDs/Ag2O水溶液、硝酸铈水溶
液与硝酸锌水溶液体积比为1:0.2:0.3；继续超声搅拌，调节混合溶液PH值至7.0；边超声搅
拌，边加入6mL质量分数为50%的水合肼，在30℃下还原反应0.5h；之后，再加入45mL质量分
数为50%的水合肼，在85℃下还原反应36h后；过滤，用去离子水洗涤数次，真空干燥，得
GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce；
（4）将0.3gGQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce超声搅拌分散于水溶液中；之后加入体积比4:1的水和
氨水，搅拌均匀后加入正硅酸乙酯（与GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce的质量比为3:2），调节pH值为9~
10，反应温度为20~25℃，反应45min；进行离心并依次用丙酮和去离子水清洗获得沉淀；将
该沉淀在90℃下干燥3h，以得到GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2；将GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2置
于氩气气氛下进行600℃热处理1h，冷却至室温后，浸没在氢氟酸中以超声功率100W进行超
声12min，去除表面局部二氧化硅，离心并干燥，获得GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2；
（5）取三维海绵状石墨烯超声搅拌分散于水溶液中，逐滴加入GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/
SiO2水溶液中，三维海绵状石墨烯与GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2的重量比为1:3；50W超声
100min，静置，去离子水洗涤数次，离心，置于密闭空间内，进行抽真空→加热加压循环5次
（抽真空时间为25min；加热加压为通入高温高压气体，气体加热温度为80~90℃，加压至
0.5Mpa，保压30min），得GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2/石墨烯抗菌粉，即抗菌粉；
（6）制备光致变色复合物：氮气环境下，将浓度为0.4mol/L的质子酸溶液和浓度为
0.3mol/L的十二烷基苯磺酸以体积比3:2混合，同时加入光致变色粉（Nd2O3、Pr2O3、La2O3和
Yb2O3按重量比1:2:2:1混合而得），磁力搅拌90min后加入苯胺，光致变色粉与苯胺质量比为
1:8；持续搅拌90min后，逐滴滴加过硫酸铵，苯胺与过硫酸铵摩尔比为1:1；20℃～30℃下反
应20h；丙酮、去离子水洗涤数次后真空干燥，碾磨得纳米聚苯胺/光致变色粉复合物；将6g
纳米聚苯胺/光致变色粉复合物超声搅拌分散于水溶液中；之后加入体积比4:1的水和氨
水，搅拌均匀后加入正硅酸乙酯（与纳米聚苯胺/光致变色粉复合物的质量比为5:2），调节
pH值为9~10，反应温度为20~25℃，反应60min；进行离心并依次用丙酮和去离子水清洗获得
沉淀；将该沉淀在90℃下干燥3h，以得到纳米聚苯胺/光致变色粉复合物/SiO2；将纳米聚苯
胺/光致变色粉复合物/SiO2置于氩气气氛下进行800℃热处理1h，去除聚苯胺，得光致变色
粉/多孔SiO2，即光致变色复合物；
（7）取抗菌粉、光致变色复合物和纳米竹炭（粒径介于100~500nm）分散于150ml超纯水
中，超声搅拌2h获得均匀和稳定的分散液，其中抗菌粉、光致变色复合物和纳米竹炭的重量
比为6:3:8；将具有碳纳米管网状膜的基板置于约8℃时，将分散液加入内凹形状的基板中，
同时，来回滚动滚轮，使该分散液均匀分散于该碳纳米管网状膜中，由于碳纳米管在8℃附
近时具有亲水性，该分散液被吸附在碳纳米管网状膜的多个网洞；升温至约25℃，碳纳米管
具有疏水性并将大部分水分子赶走留下吸附在碳纳米管网状膜的多个网洞中抗菌粉、光致
变色复合物和纳米竹炭；去掉水分，置于密闭空间内，进行抽真空→加热加压循环4次（抽真
空时间为30min；加热加压为通入高温高压气体，气体加热温度为80~90℃，加压至0.5Mpa，
保压30min），然后将吸附有抗菌粉、光致变色复合物和纳米竹炭的碳纳米管网状膜刮离该
基板，获得抗菌-光致变色-防辐射功能剂。
实施例3
一种光致变色保健陶瓷及其制备方法，该制备方法包括如下步骤：
步骤A，制备釉浆：按质量百分比计，将10%氧化锌、0.5%碳酸钡、0.3%滑石粉、59.2%硼
砂、10%氧化硅、12%氧化硼及8%功能剂混合得混合粉末，加入含有氧化铝球磨球和蒸馏水的
球磨罐中，将球磨罐固定于GM-3B高速振动球磨机上，并进行转动和球磨30min；再加入电气
石和堇青石，继续转动和球磨50min，控制浆料300~350目，制得釉浆；其中，所述电气石和堇
青石分别占混合粉末质量的8%和1%；所述氧化铝球磨球与蒸馏水的质量比为1:2；
步骤B，浸渍釉浆：对多孔陶瓷进行浸渍釉浆→抽真空→加压循环处理（具体为：浸渍在
步骤A制得的釉浆中10min，取出，对浸渍后的多孔陶瓷进行抽真空→加压处理，抽真空真空
度为-0.02Mpa，保压5min；加压至0.3Mpa，保压10min），循环1次；然后进行300~500℃的一次
烧结；
步骤C，喷涂釉浆：采用喷釉的方式，将釉浆喷涂在烧结后的多孔陶瓷表面，喷釉时多孔
陶瓷表面温度控制在75±2℃，施釉的重量每600mm×600mm 的砖坯喷涂160g；然后进行700
~800℃的二次烧结，制得保健陶瓷。
其中，所述功能剂通过如下方法制得：
（1）称取0.6gC60粉末，量取100ml质量分数为98％的浓硫酸，将C60粉末和浓硫酸在烧
杯中混合，烧杯放在冰水浴中，同时以600rpm的速度搅拌，得混合液；称取1g高锰酸钾粉末，
缓慢的加入上述混合液中；移去冰水浴，换成水浴，保持水浴温度30~40℃，反应4h；快速加
入120ml纯水，过滤，然后用截留分子量为1000的透析袋透析4天，得石墨烯量子点（GQDs）悬
浮液；100rpm速度搅拌GQDs悬浮液，同时激光辐照40min，激光辐照功率为1W；备用；
（2）超声搅拌60mlGQDs悬浮液，滴加浓度为0.01mol/L硝酸银水溶液；逐滴加入浓度为
0.5mol/L磷酸二氢铵溶液（磷酸二氢铵溶液与硝酸银水溶液体积比为2:1），超声搅拌
20min；逐滴加入1mol/L氢氧化钠溶液，调节PH值至11，而后静置、离心，用去离子水和乙醇
交替洗涤三次，真空干燥，得GQDs/Ag2O；
（3）取3gGQDs/Ag2O超声搅拌分散于100ml水溶液中；逐滴加入浓度为0.005mol/L硝酸
铈水溶液，30min后逐滴加入浓度为0.05mol/L硝酸锌水溶液，GQDs/Ag2O水溶液、硝酸铈水
溶液与硝酸锌水溶液体积比为1:0.2:0.4；继续超声搅拌，调节混合溶液PH值至7.0；边超声
搅拌，边加入6mL质量分数为50%的水合肼，在30℃下还原反应0.5h；之后，再加入45mL质量
分数为50%的水合肼，在85℃下还原反应36h后；过滤，用去离子水洗涤数次，真空干燥，得
GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce；
（4）将0.1gGQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce超声搅拌分散于水溶液中；之后加入体积比4:1的水和
氨水，搅拌均匀后加入正硅酸乙酯（与GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce的质量比为3:2），调节pH值为9~
10，反应温度为20~25℃，反应60min；进行离心并依次用丙酮和去离子水清洗获得沉淀；将
该沉淀在90℃下干燥3h，以得到GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2；将GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2置
于氩气气氛下进行600℃热处理1h，冷却至室温后，浸没在氢氟酸中以超声功率100W进行超
声15min，去除表面局部二氧化硅，离心并干燥，获得GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2；
（5）取三维海绵状石墨烯超声搅拌分散于水溶液中，逐滴加入GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/
SiO2水溶液中，三维海绵状石墨烯与GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2的重量比为1:1；50W超声
100min，静置，去离子水洗涤数次，离心，置于密闭空间内，进行抽真空→加热加压循环8次
（抽真空时间为25min；加热加压为通入高温高压气体，气体加热温度为80~90℃，加压至
0.5Mpa，保压30min），得GQDs/Ag2O/Ag-Zn-Ce/SiO2/石墨烯抗菌粉，即抗菌粉；
（6）制备光致变色复合物：氮气环境下，将浓度为0.4mol/L的质子酸溶液和浓度为
0.3mol/L的十二烷基苯磺酸以体积比3:2混合，同时加入光致变色粉（Nd2O3、Pr2O3、La2O3和
Yb2O3按重量比1:2:2:1混合而得），磁力搅拌90min后加入苯胺，光致变色粉与苯胺质量比为
1:8；持续搅拌90min后，逐滴滴加过硫酸铵，苯胺与过硫酸铵摩尔比为1:1；20℃～30℃下反
应20h；丙酮、去离子水洗涤数次后真空干燥，碾磨得纳米聚苯胺/光致变色粉复合物；将6g
纳米聚苯胺/光致变色粉复合物超声搅拌分散于水溶液中；之后加入体积比4:1的水和氨
水，搅拌均匀后加入正硅酸乙酯（与纳米聚苯胺/光致变色粉复合物的质量比为5:2），调节
pH值为9~10，反应温度为20~25℃，反应60min；进行离心并依次用丙酮和去离子水清洗获得
沉淀；将该沉淀在90℃下干燥3h，以得到纳米聚苯胺/光致变色粉复合物/SiO2；将纳米聚苯
胺/光致变色粉复合物/SiO2置于氩气气氛下进行800℃热处理1h，去除聚苯胺，得光致变色
粉/多孔SiO2，即光致变色复合物；
（7）取抗菌粉、光致变色复合物和纳米竹炭（粒径介于100~500nm）分散于150ml超纯水
中，超声搅拌2h获得均匀和稳定的分散液，其中抗菌粉、光致变色复合物和纳米竹炭的重量
比为8:1:5；将具有碳纳米管网状膜的基板置于约8℃时，将分散液加入内凹形状的基板中，
同时，来回滚动滚轮，使该分散液均匀分散于该碳纳米管网状膜中，由于碳纳米管在8℃附
近时具有亲水性，该分散液被吸附在碳纳米管网状膜的多个网洞；升温至约25℃，碳纳米管
具有疏水性并将大部分水分子赶走留下吸附在碳纳米管网状膜的多个网洞中抗菌粉、光致
变色复合物和纳米竹炭；去掉水分，置于密闭空间内，进行抽真空→加热加压循环4次（抽真
空时间为30min；加热加压为通入高温高压气体，气体加热温度为80~90℃，加压至0.5Mpa，
保压30min），然后将吸附有抗菌粉、光致变色复合物和纳米竹炭的碳纳米管网状膜刮离该
基板，获得抗菌-光致变色-防辐射功能剂。
实施例4
基于实施例1的制备方法，其不同之处仅在于：所述抗菌粉通过如下方法制得：
（1）称取0.6gC60粉末，量取100ml质量分数为98％的浓硫酸，将C60粉末和浓硫酸在烧
杯中混合，烧杯放在冰水浴中，同时以600rpm的速度搅拌，得混合液；称取1g高锰酸钾粉末，
缓慢的加入上述混合液中；移去冰水浴，换成水浴，保持水浴温度30~40℃，反应4h；快速加
入120ml纯水，过滤，然后用截留分子量为1000的透析袋透析4天，得石墨烯量子点（GQDs）悬
浮液；100rpm速度搅拌GQDs悬浮液，同时激光辐照40min，激光辐照功率为1W；备用；
（2）超声搅拌60mlGQDs悬浮液，滴加浓度为0.001mol/L硝酸银水溶液；逐滴加入浓度为
0.1mol/L磷酸二氢铵溶液（磷酸二氢铵溶液与硝酸银水溶液体积比为2:1），超声搅拌
20min；逐滴加入1mol/L氢氧化钠溶液，调节PH值至11，而后静置、离心，用去离子水和乙醇
交替洗涤三次，真空干燥，得GQDs/Ag2O；
（3）取1gGQDs/Ag2O超声搅拌分散于水溶液中；逐滴加入浓度为0.5g/100mlZnO量子点
水溶液，超声功率搅拌速度各减半；60min后，静置，过滤，用去离子水洗涤数次，真空干燥，
得GQDs/Ag2O/ZnO；
（4）取三维海绵状石墨烯超声搅拌分散于水溶液中，逐滴加入GQDs/Ag2O/ZnO水溶液
中，三维海绵状石墨烯与GQDs/Ag2O/ZnO的重量比为1:5；50W超声100min，静置，去离子水洗
涤数次，离心，置于密闭空间内，进行抽真空→加热加压循环3次（抽真空时间为25min；加热
加压为通入高温高压气体，气体加热温度为80~90℃，加压至0.5Mpa，保压30min），得GQDs/
Ag2O/ZnO/石墨烯抗菌粉，即抗菌粉。
实施例5
基于实施例2的制备方法，其不同之处仅在于：所述抗菌粉通过如下方法制得：
（1）称取0.6gC60粉末，量取100ml质量分数为98％的浓硫酸，将C60粉末和浓硫酸在烧
杯中混合，烧杯放在冰水浴中，同时以600rpm的速度搅拌，得混合液；称取1g高锰酸钾粉末，
缓慢的加入上述混合液中；移去冰水浴，换成水浴，保持水浴温度30~40℃，反应4h；快速加
入120ml纯水，过滤，然后用截留分子量为1000的透析袋透析4天，得石墨烯量子点（GQDs）悬
浮液；100rpm速度搅拌GQDs悬浮液，同时激光辐照40min，激光辐照功率为1W；备用；
（2）超声搅拌60mlGQDs悬浮液，滴加浓度为0.005mol/L硝酸银水溶液；逐滴加入浓度为
0.2mol/L磷酸二氢铵溶液（磷酸二氢铵溶液与硝酸银水溶液体积比为2:1），超声搅拌
20min；逐滴加入1mol/L氢氧化钠溶液，调节PH值至11，而后静置、离心，用去离子水和乙醇
交替洗涤三次，真空干燥，得GQDs/Ag2O；
（3）取2gGQDs/Ag2O超声搅拌分散于水溶液中；逐滴加入浓度为0.2g/100mlZnO量子点
水溶液，超声功率搅拌速度各减半；80min后，静置，过滤，用去离子水洗涤数次，真空干燥，
得GQDs/Ag2O/ZnO；
（4）取三维海绵状石墨烯超声搅拌分散于水溶液中，逐滴加入GQDs/Ag2O/ZnO水溶液
中，三维海绵状石墨烯与GQDs/Ag2O/ZnO的重量比为1:3；50W超声100min，静置，去离子水洗
涤数次，离心，置于密闭空间内，进行抽真空→加热加压循环5次（抽真空时间为25min；加热
加压为通入高温高压气体，气体加热温度为80~90℃，加压至0.5Mpa，保压30min），得GQDs/
Ag2O/ZnO/石墨烯抗菌粉，即抗菌粉。
实施例6
基于实施例3的制备方法，其不同之处仅在于：所述抗菌粉通过如下方法制得：
（1）称取0.6gC60粉末，量取100ml质量分数为98％的浓硫酸，将C60粉末和浓硫酸在烧
杯中混合，烧杯放在冰水浴中，同时以600rpm的速度搅拌，得混合液；称取1g高锰酸钾粉末，
缓慢的加入上述混合液中；移去冰水浴，换成水浴，保持水浴温度30~40℃，反应4h；快速加
入120ml纯水，过滤，然后用截留分子量为1000的透析袋透析4天，得石墨烯量子点（GQDs）悬
浮液；100rpm速度搅拌GQDs悬浮液，同时激光辐照40min，激光辐照功率为1W；备用；
（2）超声搅拌60mlGQDs悬浮液，滴加浓度为0.01mol/L硝酸银水溶液；逐滴加入浓度为
0.5mol/L磷酸二氢铵溶液（磷酸二氢铵溶液与硝酸银水溶液体积比为2:1），超声搅拌
20min；逐滴加入1mol/L氢氧化钠溶液，调节PH值至11，而后静置、离心，用去离子水和乙醇
交替洗涤三次，真空干燥，得GQDs/Ag2O；
（3）取3gGQDs/Ag2O超声搅拌分散于水溶液中；逐滴加入浓度为0.05g/100mlZnO量子点
水溶液，超声功率搅拌速度各减半；90min后，静置，过滤，用去离子水洗涤数次，真空干燥，
得GQDs/Ag2O/ZnO；
（4）取三维海绵状石墨烯超声搅拌分散于水溶液中，逐滴加入GQDs/Ag2O/ZnO水溶液
中，三维海绵状石墨烯与GQDs/Ag2O/ZnO的重量比为1:1；50W超声100min，静置，去离子水洗
涤数次，离心，置于密闭空间内，进行抽真空→加热加压循环8次（抽真空时间为25min；加热
加压为通入高温高压气体，气体加热温度为80~90℃，加压至0.5Mpa，保压30min），得GQDs/
Ag2O/ZnO/石墨烯抗菌粉，即抗菌粉。
对比例1
基于实施例1的制备方法，其不同之处仅在于：所述抗菌粉为金属抗菌剂；所述光致变
色复合物由Nd2O3、Pr2O3、La2O3和Yb2O3按重量比1:2:2:1混合而得；不添加纳米竹炭。
对比例2
基于实施例4的制备方法，其不同之处仅在于：所述抗菌粉为氧化锌抗菌剂；不填加光
致变色复合物。
对实施例1~6、对比例1~2得到的陶瓷砖进行抗菌性能测试，测试结果如下：
灭菌率：取 105个/ml 的大肠杆菌0.1ml，均匀涂布于陶瓷砖上，在室内放置2h，然后将
菌液用无菌水洗脱至培养基中，37℃下培养24h，然后检测菌数，计算灭菌率。
磨损测试：选用莫氏硬度为3～4的磨料，在陶瓷砖上摩擦1000次来模仿铺贴使用2
年后的效果，测试其灭菌率。
热稳定性测试：将陶瓷砖置于电炉中，自室温升到200℃，保温20min，迅速投入25
℃水中，10min后取出擦干，测试其灭菌率。
灭菌均匀性评价：在同一陶瓷材料上选取100个区域进行灭菌测试，对测得的数据
进行均匀度分析，通过均匀度=100*(1-标准偏差/平均值)。当均匀度大于97%，则标记为▲；
当均匀度大于90%且小于97%，则标记为☆；当均匀度低于90%，则标记为╳。
空气净化效果试验如下：对比使用前后室内的甲醛浓度和电磁辐射等，以表征其
吸附能力。在一间10 平方米的空房间内，放置以下物品：①制作家具用的夹板10张，表面无
包装；②油漆5桶，桶盖打开；③电视机1台，开启状态；④电扇1台，开启状态。
放射性能：经检测表明，本发明的陶瓷砖均符合GB6566-2001《建筑材料放射性核
素限量》中A类装修材料要求。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能
因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技
术方案，均应落在本发明的保护范围之内。