CN101744002A - 一种硅锌介孔材料载银抗菌剂及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硅锌介孔材料载银抗菌剂及制备方法。它是将聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇嵌段共聚物、去离子水及酸搅拌,加入硅源、锌源,得到溶胶-凝胶液,烧结得到硅锌介孔材料;再将上述得到的无机纳米介孔材料加入去离子水或乙醇中,滴入硝酸银溶液,烘干;将再载银后的介孔材料放入到甲醛去离子水溶液中,反应,过滤洗涤,烘干;或者将载银后的硅锌介孔材料在保护气下焙烧。最后制得载银硅锌介孔抗菌剂。该方法制备简单,同时由于氧化锌也是抗菌剂,因此本抗菌剂中抗菌活性体的质量占有量最高达到20%,远远超过其他抗菌剂中的抗菌活性体,抗菌效率远远高过同类产品,能广泛用于陶瓷、塑料、纺织、涂料及水处理等领域。

Description

一种硅锌介孔材料载银抗菌剂及制备方法
技术领域
本发明涉及一种介孔载银抗菌剂材料及制备方法,特别涉及到一种硅锌介孔载银抗菌剂材料及制备方法
技术背景
近年,由于受“非典型肺炎”、“禽流感”、“H1N1甲型流感”的影响,人们的卫生意识不断增强,对抗菌材料及其制品的需求大大提高。在一般的生活中,环境中大量存在的病毒、细菌、真菌等微生物,不仅污染着环境,还直接导致很多疾病的产生和传染,对人类健康造成极大的威胁。
无机抗菌剂由于性能稳定、抗菌谱广、、耐候性能好、容易产业化是目前应用最广泛的一种抗菌剂。主要是以无机材料为载体,通过负载银、铜、锌等离子或单质,由于铜盐有颜色,而锌的抗菌性比银和铜差,所以目前大部分无机抗菌剂主要以银为主。使用的载体通常是沸石、磷灰石、玻璃、硅胶、磷酸锆、氧化钛、黏土、氧化铝等。
自介孔材料被发现以来,介孔材料因其具有有序的介孔孔道结构,高的比表面积与孔容,孔径分布均一且可控,化学稳定性高,而且合成该种介孔材料的模板简单易得,有效降低了制造成本,因而在催化、吸附等领域显示了独特的发展潜力。中国专利200410066666.3公开了一种无机介孔抗菌材料及其制备方法,该专利中首先制备一种二氧化硅介孔剂,然后通过在介孔中负载锌源或银源,通过高温在保护气下烧结得到载有氧化锌或银单质的无机抗菌剂;中国专利200610024773.9公开了纳米介孔载银抗菌剂及其制备方法,该专利以介孔二氧化硅为载体,装载银离子,然后在高温保护气下烧结得到载有银单质的无机抗菌剂;这两个专利的相似之处都是利用介孔二氧化硅为载体,通过吸附银离子或锌离子,然后在高温下烧结成介孔抗菌材料。但抗菌物质的装载百分比不是特别高。因此需要开发出更高效装载活性抗菌剂更多的无机抗菌材料
发明内容:
本发明的目的在于提供一种硅锌介孔载银抗菌剂材料及制备方法。
本发明采用的技术方案如下:
一、一种硅锌介孔载银抗菌剂:
在无机纳米介孔材料中装载有单质银,比表面积为100-1000cm2/g,孔径为2~15nm,孔容为0.3~1.5cm3/g,其中单质银占所述的介孔载银抗菌剂的质量百分比1~10%。
所述的无机纳米介孔材料的组成为SiO2-ZnO,其质量百分比为SiO2∶ZnO=(90~99)∶(1~10)。
二、一种硅锌介孔载银抗菌剂的制备方法,包括如下几个步骤:
1)将聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇嵌段共聚物、去离子水及酸一起搅拌至澄清,加入硅源、锌源,然后加热到70~120℃,继续搅拌48~72小时,得到溶胶-凝胶液,烘干溶胶-凝胶,在550℃~700℃温度下烧结6小时,得到硅锌介孔材料;其中聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇嵌段共聚物占整个溶液的质量百分比的0.5-3%;
3)将上述得到的无机纳米介孔材料加入去离子水或乙醇中,滴入硝酸银溶液,振荡30~60分钟,放置6~12小时,烘干;
4)将上述载银后的介孔材料放入到甲醛去离子水溶液中,甲醛和去离子水的体积比例为(5~10)∶100,反应5~30min,过滤洗涤,烘干;或者将载银后的硅锌介孔材料在保护气下300~500℃下焙烧2~5小时;其中保护气是氮气或氢气。
所述的硅源为正硅酸乙酯、正硅酸甲酯或正硅酸丁酯;锌源为氯化锌、硝酸锌、醋酸锌、柠檬酸锌或草酸锌。
所述的酸为盐酸、硫酸或硝酸。
本发明具有的有益效果是:
与现有的技术相比,由于抗菌活性体一部分由载体材料中的氧化锌构成,因此本抗菌剂中抗菌活性体的质量占有量最高达到20%,远远超过其他抗菌剂中的抗菌活性体,而且用氧化锌替代一部分银,从而是成本降低;抗菌效率远远高过同类产品,能广泛用于陶瓷、塑料、纺织、涂料及水处理等领域。同时本发明制备工艺简单,可产业化生产。
具体实施方式
实施例1:
1)将10.00克P123溶于323.3mL去离子去离子水中(3%),加入盐酸使溶液的pH值低于2,搅拌至沉清,加入31.24g正硅酸乙酯和1.68g氯化锌,在70℃下搅拌72小时,烘干后,在550℃下煅烧6小时,得到介孔材料。(二氧化硅∶氧化锌为90∶10)。
2)取5g上述得到的无机纳米介孔材料加入50ml去离子水中,滴入质量百分比为20%的硝酸银溶液0.4g,振荡60分钟,放置6小时,烘干;(载银量为1%)
3)将上述载银后的无机纳米介孔材料放入到100ml甲醛去离子水溶液中,甲醛和去离子水的体积比例为10∶100,反应5分钟,过滤洗涤,烘干,得到无机载银介孔抗菌剂,标记为试样A,最后用于大肠杆菌抗菌实验。
实施例2:
1)将15.00克F104溶于2985mL去离子去离子水中(0.5%),加入硫酸使溶液的pH值低于2,搅拌至沉清,加入52.88g正硅酸丁酯和2.33g硝酸锌,在100℃下搅拌60小时,烘干后,在650℃下煅烧6h,得到介孔材料。(二氧化硅∶氧化锌为99∶1)。
2)取5g上述得到的无机纳米介孔材料加入50ml去离子水中,滴入质量百分比为20%的硝酸银溶液4.37g,振荡50分钟,放置10小时,烘干;(载银量为10%)
3)将上述载银后的无机纳米介孔材料放入到100ml甲醛去离子水溶液中,甲醛和去离子水的体积比例为5∶100,反应30分钟,过滤洗涤,烘干,得到无机载银介孔抗菌剂,标记为试样B,最后用于大肠杆菌抗菌实验。
实施例3:
1)将4克F65溶于396mL去离子去离子水中,加入硝酸使溶液的pH值低于2,搅拌至沉清,加入24.10g正硅酸甲酯和1.35g醋酸锌,在120℃下搅拌48小时,烘干后,在700℃下煅烧6h,得到介孔生物玻璃。(二氧化硅∶氧化钙为95∶5)。
2)取5g上述得到的无机纳米介孔材料加入50ml去离子水中,滴入质量百分比为20%的硝酸银溶液2.07g,振荡30分钟,放置12小时,烘干;(载银量为5%)
3)将上述载银后的无机纳米介孔材料放入到100ml甲醛去离子水溶液中,甲醛和去离子水的体积比例为7∶100,反应20min,过滤洗涤,烘干,得到无机载银介孔抗菌剂,标记为试样C,最后用于大肠杆菌抗菌实验。
实施例4:
1)将10克F127溶于500mL去离子去离子水中,加入硝酸使溶液的pH值低于2,搅拌至沉清,加入31.24g正硅酸乙酯和2.34g的ZnC2O4·2H2O,在120℃下搅拌1天,烘干后,在700℃下煅烧6h,得到介孔生物玻璃。(二氧化硅∶氧化钙为90∶10)。
2)取5g上述得到的无机纳米介孔材料加入50ml去离子水中,滴入质量百分比为20%的硝酸银溶液4.37g,振荡50分钟,放置10小时,烘干;(载银量为10%)
3)将上述载银后的无机介孔材料放入在氮气保护气下300℃下焙烧5小时,得到无机载银介孔抗菌剂,标记为试样D,最后用于大肠杆菌抗菌实验。
实施例5:
1)将10克F85溶于500mL去离子去离子水中,加入硝酸使溶液的pH值低于2,搅拌至沉清,加入31.24.50g正硅酸乙酯和2.34g的ZnC2O4·2H2O,在120℃下搅拌1天,烘干后,在700℃下煅烧6h,得到介孔生物玻璃。(二氧化硅∶氧化钙为90∶10)。
2)取5g上述得到的无机纳米介孔材料加入50ml去离子水中,滴入质量百分比为20%的硝酸银溶液2.07g,振荡30分钟,放置12小时,烘干;(载银量为5%)
3)将上述载银后的无机介孔材料放入在氮气保护气下500℃下焙烧2小时,得到无机载银介孔抗菌剂,标记为试样E,最后用于大肠杆菌抗菌实验。实施例6
1)将15.00克P123溶于750mL去离子去离子水中,加入硫酸使溶液的pH值低于2,搅拌至沉清,加入52.88g正硅酸丁酯和2.33g硝酸锌,在100℃下搅拌60小时,烘干后,在650℃下煅烧6h,得到介孔材料。(二氧化硅∶氧化锌为99∶1)
2)取5g上述得到的无机纳米介孔材料加入50ml去离子水中,滴入质量百分比为20%的硝酸银溶液0.4g,振荡60分钟,放置6小时,烘干;(载银量为1%)。
3)将上述载银后的无机介孔材料放入在氢气保护气下400℃下焙烧3小时,得到无机载银介孔抗菌剂,标记为试样F,最后用于大肠杆菌抗菌实验。
上述例子中,P123为EO20PO70EO20,F127为EO106PO70EO106,F104为EO27PO61EO27,F65为EO20PO30EO20,F85为EO26PO39EO26,EO为环氧乙烯,PO为环氧丙烯。
上述6个实施例根据日本抗菌行业标准对大肠杆菌进行抗菌实验,得到各实施例中最小抑菌浓度,列于下表1,各实施例均显示了对大肠杆菌具有较好的抗菌能力。
表1各实施例抗菌剂对大肠杆菌的最小抑菌浓度
  Sample   MIC(ppm)
  A   150
  B   90
  Sample   MIC(ppm)
  C   100
  D   50
  E   70
  F   250

Claims (5)

1.一种硅锌介孔材料载银抗菌剂,其特征在于:在无机纳米介孔材料中装载有单质银,比表面积为100-1000cm2/g,孔径为孔径为2~15nm,孔容为0.3~1.5cm3/g,其中单质银占所述的介孔载银抗菌剂的质量百分比1~10%。
2.根据权利要求1所述的一种硅锌介孔载银抗菌剂,其特征在于:所述的无机纳米介孔材料的组成为SiO2-ZnO,其质量百分比为SiO2∶ZnO=(90~99)∶(1~10)。
3.一种制造权利要求1所述的一种硅锌介孔载银抗菌剂的制备方法,其特征在于,包括如下几个步骤:
1)将聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇嵌段共聚物、去离子水及酸一起搅拌至澄清,加入硅源、锌源,然后加热到70~120℃,继续搅拌48~72小时,得到溶胶-凝胶液,烘干溶胶-凝胶,在550℃~700℃温度下烧结6小时,得到硅锌介孔材料;其中聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇嵌段共聚物占整个溶液的质量百分比的0.5-3%;
3)将上述得到的无机纳米介孔材料加入去离子水或乙醇中,滴入硝酸银溶液,振荡30~60分钟,放置6~12小时,烘干;
4)将上述载银后的介孔材料放入到甲醛去离子水溶液中,甲醛和去离子水的体积比例为(5~10)∶100,反应5~30min,过滤洗涤,烘干;或者将载银后的硅锌介孔材料在保护气下300~500℃下焙烧2~5小时;其中保护气是氮气或氢气。
4.根据权利要求3所述的一种硅锌介孔载银抗菌剂的制备方法,其特征在于:所述的硅源为正硅酸乙酯、正硅酸甲酯或正硅酸丁酯;锌源为氯化锌、硝酸锌、醋酸锌、柠檬酸锌或草酸锌。
5.根据权利要求3所述的一种硅锌介孔载银抗菌剂的制备方法,其特征在于:所述的酸为盐酸、硫酸或硝酸。
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