載銀層狀鈦酸鹽復合納米材料的制備方法技術

本發(fā)明專利技術涉及一種載銀層狀鈦酸鹽復合納米材料的制備方法，其特征在于：將一定量的固相或液相鈦源在堿液中進行高壓水熱處理或常壓回流反應，制備得到層狀鈦酸鹽納米材料。將硝酸銀溶解在稀氨水溶液中，然后加入預先制得的層狀鈦酸鹽粉體，采用離子交換還原法進行單質(zhì)銀納米顆粒的負載，最終制備得到載銀層狀鈦酸鹽復合納米材料。該制備方法能夠?qū)y納米顆粒均勻地負載在鈦酸鹽層狀結(jié)構(gòu)內(nèi)部及表面；銀納米顆粒粒徑極小，并且粒徑尺寸分布較窄，分散性高；所得復合產(chǎn)物為純白色，具有性質(zhì)穩(wěn)定，不易變色等優(yōu)點。并且該制備方法工藝和流程簡便，參數(shù)可調(diào)范圍寬，可重復性強，可進行規(guī)模化生產(chǎn)。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術涉及一種復合納米材料的制備方法，特別是涉及一種。
技術介紹
銀系抗菌劑具有廣譜抗菌消毒的功效，能夠賦予各種抗菌產(chǎn)品極佳的抗菌效果。銀系抗菌劑之所以具有出色的抗菌性，是因為該材料中所釋放的微量的銀離子起到的抗菌、滅菌效果。然而，目前的銀系抗菌納米粉體在產(chǎn)業(yè)化應用中存在如下問題1、有效成分銀離子釋放速率過快，不能保證其功效的長久性；2、銀系抗菌納米粉體不夠穩(wěn)定，容易變質(zhì)；3、有效成分從材料的顆粒內(nèi)部向表面的過度遷移，導致抗菌產(chǎn)品出現(xiàn)變色、異味等問題。 因此，要解決上述難題，我們需要一種新的抗菌材料或一種新型的結(jié)構(gòu)設計，保證該抗菌材料能夠速率緩慢而穩(wěn)定的釋放其有效成分，并且具有較高的穩(wěn)定性，能夠大幅度延緩有效成分的過度遷移。層狀鈦酸鹽是寬禁帶半導體材料，因其獨特的層狀結(jié)構(gòu)，比表面積遠遠大于二氧化鈦納米材料(Tsai C C，Teng H. Chem Mater. 2004，16，4352-4358)，具有極高的離子交換、傳輸和吸附能力(Yang D J,Zheng Z F，Zhu H Y，Liu H ff,Gao X P. Adv Mater. 2008，20,2777-2781 ;LiuS_S，Lee C-K, Chen H-C, Wang C-C, Juang L-C. Chem Eng J.2009，147，188-193)，并且在離子交換時能夠保持良好的穩(wěn)定性。鈦酸鹽材料自身具有一定的抗菌能力，并且利用上述層狀鈦酸鹽的種種優(yōu)勢，采用離子交換的方法，將銀離子引入鈦酸鹽的層間，然后在層間原位還原，即能將單質(zhì)銀納米顆粒均勻地負載在層狀鈦酸鹽的內(nèi)部層間及表面。所得到的載銀層狀鈦酸鹽復合納米材料能夠顯著地控制有效成分釋放速率，并能夠延緩或阻止有效成分向顆粒表面的過度遷移，保證了材料的穩(wěn)定性。目前，尚無通過載銀層狀鈦酸鹽復合納米材料的相關報道。該復合材料空氣凈化和抗菌材料等領域具有很高的潛在應用價值。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術涉及一種，其特征在于將一定量的固相或液相鈦源在堿液中進行高壓水熱處理或常壓回流反應，制備得到層狀鈦酸鹽納米材料。將硝酸銀溶解在稀氨水溶液中，然后加入預先制得的層狀鈦酸鹽粉體，采用離子交換還原法進行單質(zhì)銀納米顆粒的負載，最終制備得到載銀層狀鈦酸鹽復合納米材料。本專利技術提供一種，其特征在于包括如下步驟(I)將固相或液相鈦源加入到濃度為0.1 15摩爾/升的堿液中，攪拌分散均勻得到懸浮液；(2)將由步驟(I)所得的懸浮液在高壓反應釜中373 473K的溫度下進行水熱反應4 72小時，或在常壓反應釜中373 403K的溫度下攪拌回流反應12 72小時；(3)步驟(2)反應結(jié)束后通過過濾或離心的方法得到沉淀產(chǎn)物，然后分別采用稀鹽酸和去離子水進行洗滌，直到洗滌液的酸堿度達到中性，經(jīng)干燥后得到層狀鈦酸鹽材料；(4)將硝酸銀溶解在稀氨水溶液中，然后加入步驟(3)制得的層狀鈦酸鹽粉體，在常溫常壓下攪拌反應6 24小時；(5)步驟(4)反應結(jié)束后采用過濾或離心的方法得到沉淀產(chǎn)物，然后采用磷酸、稀醋酸和去離子水依次進行洗滌，經(jīng)干燥后得到載銀層狀鈦酸鹽復合材料。步驟(I)中所述固相鈦源為任意晶型的二氧化鈦粉體，或各種晶型二氧化鈦粉體 的混合物，所述液相鈦源為鈦酸正四丁酯、或鈦酸異丙酯；所述的堿液為氫氧化鈉或氫氧化鉀的水溶液；其中固相鈦源質(zhì)量與堿液質(zhì)量之比為1: 20 1: 100)，液相鈦源體積與堿液體積之比為1: 5 1: 20。步驟(3)和步驟(5)中所述的干燥方法為常壓干燥，或真空干燥，或噴霧干燥。步驟(4)中所述的硝酸銀加入量按照加入銀元素的質(zhì)量與二氧化鈦質(zhì)量當量的百分比進行計算，該百分比為O. 1% 5%，所述加入氨水的體積與溶液的總體積之比為I (50 500)。步驟(5)中所述的磷酸濃度為O. 05摩爾/升 0.8摩爾/升，稀醋酸濃度為O. 01摩爾/升 O. 2摩爾/升。固相或液相鈦源在濃堿環(huán)境中按照“溶解-結(jié)晶-溶解-再結(jié)晶”的反應方式得到鈦酸鹽。鈦酸鹽為層狀結(jié)構(gòu)，每一層由鈦氧八面體所構(gòu)成，層間由堿金屬離子支撐，維持著層狀結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。鈦酸鹽層狀結(jié)構(gòu)的鈦氧八面體具有較弱的給電性，因此本身有著較弱的還原性。然后在離子交換還原過程中，銀離子在氨分子的保護下，進入鈦酸鹽的層間，與層間的堿金屬離子進行離子交換，并在層間進行還原，得到單質(zhì)銀納米顆粒均勻負載的鈦酸鹽復合材料。通過本方案得到的載銀層狀鈦酸鹽復合納米材料在空氣凈化和抗菌材料等領域具有很高的潛在應用價值。該方法首先通過高壓水熱或常壓回流反應制備層狀鈦酸鹽納米材料。然后引入銀源，采用離子交換還原法進行單質(zhì)銀納米顆粒的負載，最終制備得到載銀層狀鈦酸鹽復合納米材料。所得復合產(chǎn)物為純白色，具有性質(zhì)穩(wěn)定，不易變色等優(yōu)點。透射電鏡照片顯示產(chǎn)物中的銀納米顆粒均勻地負載在鈦酸鹽層狀結(jié)構(gòu)內(nèi)部及表面；銀納米顆粒粒徑極小，并且粒徑尺寸分布較窄，分散性高。并且該制備工藝和流程簡便，參數(shù)可調(diào)范圍寬，成本低，可重復性強，可進行規(guī)模化生產(chǎn)。附圖說明圖1:由實施例2制得的層狀鈦酸鈉粉體材料的X射線粉末衍射圖譜。圖2 :由實施例2制得的載銀層狀鈦酸鹽復合納米材料的高倍透射電鏡照片。具體實施例方式下面通過實施例對本專利技術作進一步闡述，其目的僅在于更好理解本專利技術的內(nèi)容。因此，所舉之例并不限制本專利技術的保護范圍。實施例1將2. Og銳鈦礦型二氧化鈦納米顆粒加入到10摩爾/升的氫氧化鈉水溶液中，攪拌分散均勻。然后將懸浮液放入聚四氟乙烯襯里的不銹鋼高壓釜中，在403K下反應24小時。反應結(jié)束后將沉淀產(chǎn)物用去離子水洗滌，然后在333K下常壓干燥24小時。得到層狀鈦酸鈉粉體材料。將上一步制得的層狀鈦酸鈉粉體加入到100毫升去離子水中，攪拌均勻。將硝酸銀和3毫升氨水加入到另外50毫升去離子水中攪拌溶解。加入的銀元素質(zhì)量與二氧化鈦質(zhì)量的百分比為5%。將硝酸銀的稀氨水溶液加入到上述層狀鈦酸鈉懸浮液中，攪拌12小時后抽濾，然后用去離子水洗滌一次。洗滌后的粉體材料在333K下常壓干燥24小時，得到載銀層狀鈦酸鈉復合納米材料。實施例2將8毫升鈦酸正四丁酯加入到I摩爾/升的氫氧化鈉水溶液中，攪拌分散均勻。然后將懸浮液放入聚四氟乙烯襯里的不銹鋼高壓釜中，在453K下反應24小時。反應結(jié)束后將沉淀產(chǎn)物用去離子水洗滌，然后在333K下常壓干燥24小時。得到層狀鈦酸鈉粉體材料。將上一步制得的層狀鈦酸鈉粉體加入到100毫升去離子水中，攪拌均勻。將硝酸銀和2毫升氨水加入到另外50毫升去離子水中攪拌溶解。加入的銀元素質(zhì)量與二氧化鈦質(zhì)量當量的百分比為3%，二氧化鈦質(zhì)量當量通過原料鈦酸正四丁酯進行換算。然后將硝酸銀的稀氨水溶液加入到上述層狀鈦酸鈉懸浮液中，攪拌12小時后抽濾。固體沉淀物用O.1摩爾/升的磷酸溶液洗滌兩次，用O. 05摩爾/升的醋酸溶液洗滌一次，再用去離子水洗滌一次。洗滌后的粉體材料在333K下常壓干燥24小時，得到載銀層狀鈦酸鈉復合納米材料。實施例3 將5毫升鈦酸異丙酯加入到2摩爾/升的氫氧化鈉水溶液中，攪拌分散均勻。然后將懸浮液放入聚四氟乙烯襯里的不銹鋼高壓釜中，在423K下反應12小時。反應結(jié)束后將沉淀產(chǎn)物用去離子水洗滌，然后在333K下常壓干燥24小時。得到層狀鈦酸鈉粉體材料。將上一步制得的本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種載銀層狀鈦酸鹽復合納米材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：(1)將固相或液相鈦源加入到濃度為0.1～15摩爾/升的堿液中，攪拌分散均勻得到懸浮液；(2)將由步驟(1)所得的懸浮液在高壓反應釜中373～473K的溫度下進行水熱反應4～72小時，或在常壓反應釜中373～403K的溫度下攪拌回流反應12～72小時；(3)步驟(2)反應結(jié)束后通過過濾或離心的方法得到沉淀產(chǎn)物，然后分別采用稀鹽酸和去離子水進行洗滌，直到洗滌液的酸堿度達到中性，經(jīng)干燥后得到層狀鈦酸鹽材料；(4)將硝酸銀溶解在稀氨水溶液中，然后加入步驟(3)制得的層狀鈦酸鹽粉體，在常溫常壓下攪拌反應6～24小時；(5)步驟(4)反應結(jié)束后采用過濾或離心的方法得到沉淀產(chǎn)物，然后采用磷酸、稀醋酸和去離子水依次進行洗滌，經(jīng)干燥后得到載銀層狀鈦酸鹽復合材料。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：趙斌，金彩虹，殷天惠，陳超，何丹農(nóng)，
申請(專利權(quán))人：上海納米技術及應用國家工程研究中心有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：