CN101538418A - 酸性大红/ZnO核壳结构纳米复合材料及制备方法 - Google Patents

酸性大红/ZnO核壳结构纳米复合材料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开的酸性大红/ZnO核壳结构纳米复合材料及制备方法，该复合材料为酸性大红颜料外包裹有ZnO包裹层。其制备方法：将十二烷基硫酸钠和正戊醇制成混合液；该混合液和二甲苯制成拟二元组分体系；用酸性大红染料和水制得酸性大红染料水溶液；将拟二元组分体系分别与酸性大红染料水溶液、硝酸锌溶液和氢氧化钠溶液制成微乳液A、微乳液B和微乳液C；微乳液A水浴恒温加热，搅拌滴加微乳液B，再加入微乳液C，形成混合溶液；将该混合溶液离心分离，得沉淀物，清洗该沉淀物后，置于真空恒温条件下干燥，制得酸性大红/ZnO核壳结构纳米复合材料。本发明复合材料具有防紫外线、抗菌除臭和无毒无污染等优良性能。

Description

酸性大红/ZnO核壳结构纳米复合材料及制备方法
技术领域
本发明属于纳米复合材料技术领域，涉及一种纳米复合材料，具体涉及一种酸性大红/ZnO核壳结构纳米复合材料，本发明还涉及该核壳结构纳米复合材料的制备方法。
背景技术
核-壳结构纳米复合材料的制备与应用是目前国际上纳米材料科学与技术领域中的一个热点研究方向，通过在核层物质表面包裹一层壳层物质赋予材料新的功能、有效改变核层物质的表面电荷、增强表面反应活性、提高粒子稳定性并防止核与外层介质发生物理或化学作用等。目前，纳米核-壳结构复合材料除了极少数4研究的是一维核壳结构纳米纤维和膜外，绝大多数仍然是对纳米粒子的研究。其中的反相微乳液法，主要局限于核壳结构纳米复合材料制备、表征及少数宏观性质的测试和应用，对核-壳结构纳米复合材料制备的机理研究极少。国外对反向微乳液法制备核-壳结构纳米复合粒子的研究，例如Hota G等人用反向微乳液法制备CdS-Ag2S核-壳结构纳米复合粒子并用XPS对材料表面组成进行了表征，但涉及到染料的核-壳结构纳米复合粒子的制备和研究极少。国内对微乳液法制备核-壳结构纳米复合粒子的研究，涉及到染料的核-壳结构纳米复合粒子，如王柯敏等人的研究小组采用W/O反相微乳液法制备出一系列用以在纳米尺度上研究细胞、亚细胞、单分子、原子行为和相互作用机理的核壳型生物纳米颗粒，主要包括无机染料(如Ru(BPY)3)嵌入的荧光纳米颗粒，有机染料(如FITC)嵌入的荧光纳米颗粒等，发展了核壳生物荧光纳米颗粒的新型荧光标记方法。但上述方法并没有明确的提出如何制备核-壳纳米复合材料，而采用现有方法制得的用于纺织行业的普通染料，含有毒性，造成环境污染，并不具备防紫外线和抗菌除臭的性质。
发明内容
本发明的目的是提供一种酸性大红/ZnO核壳结构纳米复合材料，解决了现有酸性大红颜料释放毒性，污染环境，并不具有防紫外线和抗菌除臭性能的问题。
本发明的另一目的是提供一种上述核壳结构纳米复合材料的制备方法，在现有酸性大红颜料外包裹一层ZnO，形成具有核壳结构的纳米复合材料。
本发明所采用的技术方案是，酸性大红/ZnO核壳结构纳米复合材料，在酸性大红颜料外包裹有ZnO包裹层。
本发明所采用的另一技术方案是，一种上述核壳结构纳米复合材料的制备方法，在酸性大红颜料外包裹ZnO包裹层，具体按以下步骤进行：
步骤1：按质量比2∶2～3，分别取十二烷基硫酸钠和正戊醇，混合均匀，形成混合液；
步骤2：按质量比1～2∶3，分别取步骤1制得的混合液和二甲苯，混合配制成拟二元组分体系；
步骤3：按质量比1∶5～6，分别取酸性大红染料和水，混合均匀，制得酸性大红染料水溶液；
步骤4：配制微乳液
按质量比8～9∶1，分别取步骤2制得的拟二元组分体系和步骤3制得的酸性大红染料水溶液，混合，得到微乳液A；
按质量比10～11∶1，分别取步骤2制得的拟二元组分体系和硝酸锌溶液，混合，得到微乳液B；
按质量比13～14∶1，分别取步骤2制得的拟二元组分体系和氢氧化钠溶液，混合，得到微乳液C；
步骤5：按质量比1.5～2∶1∶1，分别取步骤4制得的微乳液A、微乳液B和微乳液C，将微乳液A在70℃～80℃的温度下水浴恒温加热，同时，在搅拌的条件下将微乳液B滴入微乳液A，微乳液B滴完后，继续搅拌40min～60min，然后，加入微乳液C，搅拌反应40min～60min，形成混合溶液；
步骤6：将步骤5形成的混合溶液高速离心分离，得到沉淀物，将该沉淀物清洗后，再用pH值10～11.6的氨水进行洗涤，之后，置于温度为50℃～70℃的真空环境中恒温干燥，制得酸性大红/ZnO核壳结构纳米复合材料。
本发明的核壳结构纳米复合材料，在酸性大红颜料外包裹了一层ZnO，该纳米复合材料表现出原有酸性酸性大红染料所不具备的防紫外线、抗菌除臭和无毒无污染等优良性质，可将纺织行业的染、整两道工序合成一道工序，减少染料的毒性和污染，解决了染整行业的环保、绿色和节能的问题。
附图说明
图1是本发明核壳结构纳米复合材料的透射电镜TEM图片；
图2是本发明核壳结构纳米复合材料的XRD图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明酸性大红/ZnO核壳结构纳米复合材料，在酸性大红颜料外包裹有ZnO包裹层。该复合材料按质量比，其中的酸性大红为50％～80％，ZnO为20％～50％。
本发明酸性大红/ZnO核壳结构纳米复合材料的制备方法，在酸性大红颜料外包裹一层ZnO，形成具有核壳结构的酸性大红/ZnO纳米复合材料。
该方法具体按以下步骤进行：
步骤1：按质量比2∶2～3，分别取十二烷基硫酸钠和正戊醇，混合均匀，形成混合液；
步骤2：按质量比1～2∶3，分别取步骤1制得的混合液和二甲苯，混合配制成拟二元组分体系；
步骤3：按质量比1∶5～6，分别取市售的酸性大红染料和水，混合均匀，制得酸性大红染料水溶液；
步骤4：配制微乳液
按质量比8～9∶1，分别取步骤2制得的拟二元组分体系和步骤3制得的酸性大红染料水溶液，混合，得到微乳液A；
按质量比10～11∶1，分别取步骤2制得的拟二元组分体系和硝酸锌溶液，混合，得到微乳液B；
按质量比13～14∶1，分别取步骤2制得的拟二元组分体系和氢氧化钠溶液，混合，得到微乳液C；
步骤5：按质量比1.5～2∶1∶1，分别取步骤4制得的微乳液A、微乳液B和微乳液C，将微乳液A在70℃～80℃的温度下进行水浴恒温加热，同时，在搅拌的条件下将微乳液B滴入微乳液A，微乳液B滴完后，继续搅拌40min～60min，然后，加入微乳液C，搅拌反应40min～60min，形成混合溶液；
步骤6：将步骤5形成的混合溶液高速离心分离，得到沉淀物，将该沉淀物用水和无水乙醇清洗，然后用pH值10～11.6的氨水进行洗涤，之后，置于真空和温度为50℃～70℃的条件下恒温干燥，制得酸性大红/ZnO核壳结构纳米复合材料。
采用本发明方法制得的酸性大红/ZnO核壳结构纳米复合材料，酸性大红核主要用于羊毛、尼龙的染色和印花，ZnO壳主要起防紫外线和抗菌的作用。ZnO壳无色透明，包裹于酸性大红核的外面，不会影响酸性大红的染色性能，还能减少酸性大红染料对环境的污染，同时赋予核壳结构纳米复合材料抗紫外线和杀菌除臭的作用。
实施例1
按质量比2∶2，分别取十二烷基硫酸钠和正戊醇，混合均匀，形成混合液；按质量比1∶3，分别取制得的混合液和二甲苯，混合配制成拟二元组分体系；按质量比1∶5，分别取市售的酸性大红染料和水，混合均匀，制得酸性大红染料水溶液；按质量比8∶1，分别取制得的拟二元组分体系和制得的酸性大红染料水溶液，混合，得到微乳液A；按质量比10∶1，分别取制得的拟二元组分体系和硝酸锌溶液，混合，得到微乳液B；按质量比13∶1，分别取制得的拟二元组分体系和氢氧化钠溶液，混合，得到微乳液C；按质量比1.5∶1∶1，分别取制得的微乳液A、微乳液B和微乳液C，将微乳液A在70℃的温度下水浴恒温加热，同时，在搅拌的条件下将微乳液B滴入微乳液A，微乳液B滴完后，继续搅拌40min，然后，加入微乳液C，搅拌反应40min，形成混合溶液；将形成的混合溶液高速离心分离，得到沉淀物，将该沉淀物用水和无水乙醇清洗，然后用pH值10的氨水进行洗涤，之后，置于温度为50℃的真空干燥箱中恒温干燥，制得酸性大红/ZnO核壳结构纳米复合材料。该纳米复合材料的透射电镜TEM图，如图1所示，从图中可看出制得的复合材料为纳米核壳结构。该复合材料的XRD图，如图2所示，图中显示复合材料的表面是ZnO。
实施例2
按质量比2∶2.5，分别取十二烷基硫酸钠和正戊醇，混合均匀，形成混合液；按质量比1.5∶3，分别取制得的混合液和二甲苯，混合配制成拟二元组分体系；按质量比1∶5.5，分别取市售的酸性大红染料和水，混合均匀，制得酸性大红染料水溶液；按质量比8.5∶1，分别取制得的拟二元组分体系和制得的酸性大红染料水溶液，混合，得到微乳液A；按质量比10.5∶1，分别取制得的拟二元组分体系和硝酸锌溶液，混合，得到微乳液B；按质量比13.5∶1，分别取制得的拟二元组分体系和氢氧化钠溶液，混合，得到微乳液C；按质量比1.75∶1∶1，分别取制得的微乳液A、微乳液B和微乳液C，将微乳液A在75℃的温度下水浴恒温加热，同时，在搅拌的条件下将微乳液B滴入微乳液A，微乳液B滴完后，继续搅拌50min，然后，加入微乳液C，搅拌反应50min，形成混合溶液；将形成的混合溶液高速离心分离，得到沉淀物，将该沉淀物用水和无水乙醇清洗，然后用pH值10.8的氨水进行洗涤，之后，置于温度为60℃的真空干燥箱中恒温干燥，制得酸性大红/ZnO核壳结构纳米复合材料。经检测该纳米复合材料对波长350纳米左右的紫外光有强烈吸收作用，对大肠杆菌的抑杀率达99％。
实施例3
按质量比2∶3，分别取十二烷基硫酸钠和正戊醇，混合均匀，形成混合液；按质量比2∶3，分别取制得的混合液和二甲苯，混合配制成拟二元组分体系；按质量比1∶6，分别取市售的酸性大红染料和水，混合均匀，制得酸性大红染料水溶液；按质量比9∶1，分别取制得的拟二元组分体系和制得的酸性大红染料水溶液，混合，得到微乳液A；按质量比11∶1，分别取制得的拟二元组分体系和硝酸锌溶液，混合，得到微乳液B；按质量比14∶1，分别取制得的拟二元组分体系和氢氧化钠溶液，混合，得到微乳液C；按质量比2∶1∶1，分别取制得的微乳液A、微乳液B和微乳液C，将微乳液A在80℃的温度下水浴恒温加热，同时，在搅拌的条件下将微乳液B滴入微乳液A，微乳液B滴完后，继续搅拌60min，然后，加入微乳液C，搅拌反应60min，形成混合溶液；将形成的混合溶液高速离心分离，得到沉淀物，将该沉淀物用水和无水乙醇清洗，然后用pH值11.6的氨水进行洗涤，之后，置于温度为70℃的真空干燥箱中恒温干燥，制得酸性大红/ZnO核壳结构纳米复合材料。

Claims (2)

1.酸性大红/ZnO核壳结构纳米复合材料，其特征在于，在酸性大红颜料外包裹有ZnO包裹层。
2.一种权利要求1所述核壳结构纳米复合材料的制备方法，其特征在于，在酸性大红颜料外包裹ZnO包裹层，具体按以下步骤进行：
步骤1：按质量比2∶2～3，分别取十二烷基硫酸钠和正戊醇，混合均匀，形成混合液；
步骤2：按质量比1～2∶3，分别取步骤1制得的混合液和二甲苯，混合配制成拟二元组分体系；
步骤3：按质量比1∶5～6，分别取酸性大红染料和水，混合均匀，制得酸性大红染料水溶液；
步骤4：配制微乳液
按质量比8～9∶1，分别取步骤2制得的拟二元组分体系和步骤3制得的酸性大红染料水溶液，混合，得到微乳液A；
按质量比10～11∶1，分别取步骤2制得的拟二元组分体系和硝酸锌溶液，混合，得到微乳液B；
按质量比13～14∶1，分别取步骤2制得的拟二元组分体系和氢氧化钠溶液，混合，得到微乳液C；
步骤5：按质量比1.5～2∶1∶1，分别取步骤4制得的微乳液A、微乳液B和微乳液C，将微乳液A在70℃～80℃的温度下水浴恒温加热，同时，在搅拌的条件下将微乳液B滴入微乳液A，微乳液B滴完后，继续搅拌40min～60min，然后，加入微乳液C，搅拌反应40min～60min，形成混合溶液；
步骤6：将步骤5形成的混合溶液高速离心分离，得到沉淀物，将该沉淀物清洗后，再用pH值10～11.6的氨水进行洗涤，之后，置于温度为50℃～70℃的真空环境中恒温干燥，制得酸性大红/ZnO核壳结构纳米复合材料。
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