一種AgTiO2核殼結構納米複合材料及其製備方法
2023-11-08 03:07:52
專利名稱：一種AgTiO2核殼結構納米複合材料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種AgTi02核殼結構納米複合材料及其製備方法,屬於納米材料與光電技術領域。
背景技術：
TiO2作為一種η型半導體氧化物材料，因具有安全性能好，合成成本低等優點而廣泛應用在諸多領域。作為目前常用的一種光催化型抗菌劑，納米TiO2需要在一定光波段的輻照才能達到殺菌的效果；同時，納米TiO2材料在殺菌過程中必須有氧氣的存在。這些 條件極大限制了納米TiO2作為抗菌劑的推廣應用。為了解決這個問題，目前最常用的方法是採用Ag等金屬離子對TiO2納米材料進行摻雜改性。通過這種方法可以一方面擴大TiO2的光譜響應範圍，另一方面可抑制光生電子與空穴的複合，從而達到協同抗菌的效果。與目前通常採用的溶膠-凝膠法，化學還原法等AgTi02核殼納米複合材料的製備方法相比，水熱法工藝簡單，以水作為反應介質，而且所製備的納米材料具有低缺陷密度，晶體形貌可控等優點。然而，目前已報導的採用水熱法製備AgTi02核殼納米複合材料大部分是先製備均一穩定的TiO2納米材料，然後通過後期工藝將Ag納米顆粒和TiO2納米顆粒進行有效吸附結合，而後期處理工藝往往需要選擇添加適當的有機或無機添加劑，對工藝要求比較高。所以，尋找一種簡單的工藝，採用一步水熱法簡單製備AgTi02核殼納米複合材料是十分必要的，在此基礎上研究AgTi02核殼納米複合材料的抗菌性能，為其成為優良的抗菌材料提供科學依據和技術支撐。
發明內容
本發明要解決的技術問題之一是提供一種AgTi02核殼結構納米複合材料，具有優異的抗菌性能特點。本發明是通過以下技術方案來實現的。—種AgTi02核殼結構納米複合材料,包括TiO2核和納米銀顆粒,上述納米銀顆粒均勻的分布在TiO2核的外面，上述納米複合材料顆粒大小為1-2微米，上述納米銀顆粒大小為20-100納米。本發明要解決的技術問題之二是提供一種製備上述AgTi02核殼結構納米複合材料的方法，能夠使用一步水熱法簡單製備AgTiO2核殼納米複合材料,避免了現有水熱製備工藝添加劑繁多、工業實現性較差的技術問題。為了實現上述目的，本發明的技術方案是如下一種製備上述AgTi02核殼結構納米複合材料的方法，包括如下步驟步驟①將15_20ml醇類溶劑加入到IOOml去離子水和5g草酸配置的澄清透明溶液中，上述溶劑為分子中碳原子為I 3的無水醇類溶劑，且沸點在100°C以下，進行分散處理，加熱保溫2小時，溫度控制在50-70°C，自然冷卻至室溫，得到透明的醇水溶液；步驟②將15ml有機鈦化合物在快速分散處理的情況下，緩慢滴入叔丁醇和檸檬酸的混合溶液中，配製成溶液，其中叔丁醇和檸檬酸的體積比控制在13-40 ；步驟③在室溫條件下，將步驟①所配製的溶液以20-30滴/min的速度滴入步驟②溶液中，得到均勻透明的溶膠；步驟④在避光條件下，向步驟③的溶膠中緩慢加入10_15ml的O. ImolA^AAgNO3溶液，進行分散處理，將溶液加入到IOOml水熱合成反應釜中進行水熱反應10-12h，填充度為70%，水熱 溫度為160-180。。；步驟⑤將步驟④的水熱合成反應釜冷卻至室溫後，將反應物離心取出沉澱，在80°C下真空乾燥後，即得到AgTiO2核殼納米複合材料。進一步地，上述步驟①中，醇類溶劑選自甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇中的一種。進一步地，上述步驟②中，有機鈦化合物選自鈦酸丁酯、鈦酸四異丙酯中的一種。進一步地，上述步驟①、②、④中的分散處理的方式均為機械攪拌10 30min、磁力攬祥10 30min、超聲分散5 lOmin、球磨5 lOmin、砂磨5 IOmin中的任意一種。進一步地，上述步驟①中，上述加熱保溫的溫度控制優選在60_65°C。進一步地，上述步驟②中，上述叔丁醇和檸檬酸的體積比控制優選在20-25。進一步地，上述步驟④中，上述水熱反應的水熱溫度優選在170_175°C。本發明製備的AgTi02核殼納米複合材料用作為抗菌劑材料。抗菌性能實驗選擇金黃色葡萄球菌、大腸桿菌作為實驗用菌，按照日本國家工業標準JISZ 2801-2000，測試AgTi02核殼納米複合材料抗菌性能。本發明中AgTi02核殼納米複合材料的晶型結構由X-射線衍射儀確定。所合成的納米複合材料的X-射線衍射圖譜具有銳鈦礦TiO2和Ag的特徵衍射峰。場發射掃描電鏡測試表明，水熱法製備的AgTi02核殼納米複合材料顆粒大小為1-2微米，納米銀顆粒均勻的分布在TiO2核的外面，顆粒大小約為20-100納米。本發明中製備的AgTi02核殼納米複合材料具有很好的抗菌性能。如表I所示測試結果表明，該納米複合材料抗菌劑在10小時作用時間內對大腸桿菌的殺菌率達到了 95%以上，對金黃色葡萄球菌達到了 90%以上。表I :作用時間對AgTi02核殼納米複合材料抗菌劑殺菌率的影響
權利要求
1.一種AgTi02核殼結構納米複合材料,其特徵在於,包括TiO2核和納米銀顆粒,所述納米銀顆粒均勻的分布在TiO2核的外面，所述納米複合材料顆粒大小為1-2微米，所述納米銀顆粒大小為20-100納米。
2.一種製備如權利要求I所述的AgTi02核殼結構納米複合材料的方法，其特徵在於，包括如下步驟步驟①將15-20ml醇類溶劑加入到IOOml去離子水和5g草酸配置的澄清透明溶液中，所述溶劑為分子中碳原子為I 3的無水醇類溶劑，且沸點在100°C以下，進行分散處理，加熱保溫2小時，溫度控制在50-70°C，自然冷卻至室溫，得到透明的醇水溶液；步驟②將15ml有機鈦化合物在快速分散處理的情況下，緩慢滴入叔丁醇和檸檬酸的混合溶液中，配製成溶液，其中叔丁醇和檸檬酸的體積比控制在13-40 ；步驟③在室溫條件下，將步驟①所配製的溶液以20-30滴/min的速度滴入步驟②溶液中，得到均勻透明的溶膠；步驟④在避光條件下，向步驟③的溶膠中緩慢加入10-15ml的O. lmol/L的AgNO3溶液，進行分散處理，將溶液加入到IOOml水熱合成反應爸中進行水熱反應10-12h,填充度為70%，水熱溫度為160-180°C ；步驟⑤將步驟④的水熱合成反應釜冷卻至室溫後，將反應物離心取出沉澱，在80°C下真空乾燥後，即得到AgTiO2核殼納米複合材料。
3.根據權利要求2所述的製備方法，其特徵在於，所述步驟①中，醇類溶劑選自甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇中的一種。
4.根據權利要求2所述的製備方法，其特徵在於，所述步驟②中，有機鈦化合物選自鈦酸丁酯、鈦酸四異丙酯中的一種。
5.根據權利要求2所述的製備方法，其特徵在於，所述步驟①、②、④中的分散處理的方式均為機械攪拌10 30min、磁力攪拌10 30min、超聲分散5 lOmin、球磨5 lOmin、砂磨5 IOmin中的任意一種。
6.根據權利要求2所述的製備方法，其特徵在於，所述步驟①中，所述加熱保溫的溫度控制優選在60-65 °C。
7.根據權利要求2所述的製備方法，其特徵在於，所述步驟②中，所述叔丁醇和檸檬酸的體積比控制優選在20-25。
8.根據權利要求2所述的製備方法，其特徵在於，所述步驟④中，所述水熱反應的水熱溫度優選在170-175°C。
全文摘要
本發明公開了一種AgTiO2核殼結構納米複合材料，包括TiO2核和納米銀顆粒，上述納米銀顆粒均勻的分布在TiO2核的外面，上述納米複合材料顆粒大小為1-2微米，上述納米銀顆粒大小為20-100納米。本發明同時又公開了一種製備上述AgTiO2核殼結構納米複合材料的方法。本發明的優點在於，提供了具有優異的抗菌性能特點的納米複合材料；能夠使用一步水熱法簡單製備AgTiO2核殼納米複合材料，避免了現有水熱製備工藝添加劑繁多、工業實現性較差的技術問題。
文檔編號A01N59/16GK102630706SQ201210103950
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月11日 優先權日2012年4月11日
發明者徐勇, 徐進, 王海 申請人:宣城晶瑞新材料有限公司