CN103011276B - 一种载银氧化钛磷酸锆复合纳米材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种载银氧化钛磷酸锆复合纳米材料的制备方法。该方法首先是将液相钛源加入到无水乙醇中，分散均匀。然后加入磷酸并用氨水调节pH，之后在避光条件下加入硝酸银，搅拌溶解后加入锆盐水溶液，并在避光条件下搅拌2～8小时。避光搅拌结束后对沉淀产物进行洗涤干燥，并在500~1200摄氏度下焙烧处理，得到目标物载银氧化钛磷酸锆复合纳米材料。该制备方法工艺流程简便，参数可调范围宽，可重复性强，成本低，容易大规模生产，是一种具备商业前景的制备方法。

Description

一种载银氧化钛磷酸锆复合纳米材料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种氧化钛磷酸锆复合纳米材料的制备方法，特别是涉及一种载银氧化钛磷酸锆复合纳米材料的制备方法，属于无机纳米材料制备技术领域。

背景技术

银系杀菌消毒剂可杀死与其接触的多达650余种革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、真菌、霉菌等且不会产生抗药性，其杀菌抑菌效果远高于含氯类、银系、季铵盐类、聚合物类、胍类等其它杀菌消毒剂。然而，目前的银系抗菌纳米粉体在实际应用中，还存在一些弊端，如有效成分银离子释放速率过快，不能保证其功效的长久性；银系抗菌纳米粉体不够稳定，容易变质；有效成分从材料的颗粒内部向表面的过度迁移，导致抗菌产品出现变色、异味等问题。

另外，二氧化钛纳米材料具有光催化性能优异、高的化学稳定性、无毒无害、价格低廉、无二次污染等优点，可用于空气净化、污水处理、抗菌、防雾自清洁、太阳能电池等诸多领域，因而受到了人们日益广泛的关注。因此，若将纳米银负载于二氧化钛纳米晶粒上，由于银元素在二氧化钛表面所产生的肖特基能垒能够使得电子-空穴更为有效的分离，可以赋予材料更为优异的抗菌性能和光催化性能。但是，这种银负载的二氧化钛纳米材料稳定性不高，容易变色。

而传统的制备银系抗菌剂，是采用磷酸锆或者硅酸盐等无机盐作为载体，将纳米银负载在载体的晶体结构中，通过高温焙烧，形成稳定的复合体系。因此，若能将银负载的二氧化钛纳米材料与传统的银系抗菌剂制备工艺相结合，将能够结合纳米氧化钛以及磷酸锆的诸多优点。在氧化钛表面沉积磷酸锆，对载银氧化钛纳米颗粒进行保护，将能够显著延缓或阻止有效成分向颗粒表面的过度迁移，得到一种稳定性高、抗色变性能佳的多功能纳米银复合材料。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种载银氧化钛磷酸锆复合纳米材料的制备方法。

一种载银氧化钛磷酸锆复合纳米材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将液相钛源加入到无水乙醇中，搅拌均匀，然后加入磷酸，并用氨水调节溶液的pH为2～4；之后在避光条件下加入硝酸银，搅拌溶解；然后将锆盐的水溶液加入到前者溶液中，继续避光搅拌2～8小时；

（2）避光搅拌结束后将沉淀产物用去离子水洗涤，直到洗涤液的pH呈中性，然后进行干燥处理；将干燥处理之后的粉体材料在500～1200℃焙烧，得到载银氧化钛磷酸锆复合纳米材料。

步骤（1）中所述的液相钛源为钛酸正四丁酯、钛酸异丙酯、钛酸四乙酯中的一种或其组合。

步骤（1）中所述加入的液相钛源体积与其加入到的无水乙醇体积之比为1：100～20：100。

步骤（1）中所述的磷酸加入体积与反应溶液总体积比为2：100～20：100。

步骤（1）中所述加入硝酸银的质量与加入液相钛源体积之比为0.01克/10毫升～0.2克/10毫升。

步骤（1）中所述加入的锆盐为硝酸锆、氯氧化锆、碳酸锆中的一种或其组合。

步骤（1）中所述加入锆盐的质量与液相钛源体积之比为0.5克/10毫升～10克/10毫升。

步骤（1）中所述加入锆盐的质量与溶解锆盐的去离子水体积之比为5克/100毫升～20克/100毫升。

通过上述制备方法得到的载银氧化钛磷酸锆复合纳米材料，为纳米颗粒堆积成的聚集态。氧化钛磷酸锆复合纳米颗粒的粒径大约为5～15纳米。粒径大约为1~3纳米的银颗粒，散布在氧化钛磷酸锆复合纳米颗粒上。在制备过程中，液相钛源缓慢水解形成水合氧化钛凝胶，银离子均匀地分散在水合氧化钛凝胶中；然后在氧化钛表面沉积磷酸锆，对载银氧化钛纳米颗粒进行保护，提高了产物的稳定性和抗色变性能。然后在高温焙烧处理的过程中，获得目标产物载银氧化钛磷酸锆复合纳米材料。该制备方法工艺可操作性强，参数可调范围宽，成本低，容易大规模生产。通过上述制备方法得到的载银氧化钛磷酸锆复合纳米材料，具有较高的稳定性，不易产生色变，可广泛用于环保、抗菌等产业领域。

附图说明

图1：由实施例2制得的载银氧化钛磷酸锆复合纳米材料的透射电镜照片。

图2：由实施例2制得的载银氧化钛磷酸锆复合纳米材料的高分辨透射电镜照片。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步阐述，其目的仅在于更好理解本发明的内容。因此，所举之例并不限制本发明的保护范围。

实施例1：

将5毫升钛酸异丙酯加入到50毫升无水乙醇中，搅拌均匀，然后加入3毫升磷酸，并用氨水调节pH到2。之后在避光条件下，加入0.02克硝酸银，搅拌溶解。然后将溶有0.8克八水合氯氧化锆的5毫升去离子水滴加到前者溶液中，继续避光搅拌5小时。结束后将沉淀产物用去离子水洗涤，直到洗涤液的pH呈中性，然后进行干燥处理。将干燥处理之后的粉体材料在500℃下焙烧4小时，得到目标物载银氧化钛磷酸锆复合纳米材料。

所制得载银氧化钛磷酸锆复合纳米材料，为纳米颗粒堆积成的聚集态。氧化钛磷酸锆复合纳米颗粒的粒径大约为5～8纳米。粒径大约为1～2纳米的银颗粒，散布在氧化钛磷酸锆复合纳米颗粒上。

实施例2：

将10毫升钛酸正四丁酯加入到100毫升无水乙醇中，搅拌均匀，然后加入5毫升磷酸，并用氨水调节pH到3。之后在避光条件下，加入0.08克硝酸银，搅拌溶解。然后将溶有1.2克五水合硝酸锆的10毫升去离子水滴加到前者溶液中，继续避光搅拌6小时。结束后将沉淀产物用去离子水洗涤，直到洗涤液的pH呈中性，然后进行干燥处理。将干燥处理之后的粉体材料在600℃下焙烧3小时，得到目标物载银氧化钛磷酸锆复合纳米材料。

所制得载银氧化钛磷酸锆复合纳米材料，为纳米颗粒堆积成的聚集态。氧化钛磷酸锆复合纳米颗粒的粒径大约为6～9纳米。粒径大约为2纳米的银颗粒，散布在氧化钛磷酸锆复合纳米颗粒上。

实施例3：

将15毫升钛酸四乙酯加入到200毫升无水乙醇中，搅拌均匀，然后加入10毫升磷酸，并用氨水调节pH到4。之后在避光条件下，加入0.1克硝酸银，搅拌溶解。然后将溶有1.8克碳酸锆的15毫升去离子水滴加到前者溶液中，继续避光搅拌8小时。结束后将沉淀产物用去离子水洗涤，直到洗涤液的pH呈中性，然后进行干燥处理。将干燥处理之后的粉体材料在1000℃下焙烧2小时，得到目标物载银氧化钛磷酸锆复合纳米材料。

所制得载银氧化钛磷酸锆复合纳米材料，为纳米颗粒堆积成的聚集态。氧化钛磷酸锆复合纳米颗粒的粒径大约为9～12纳米。粒径大约为2～3纳米的银颗粒，散布在氧化钛磷酸锆复合纳米颗粒上。

实施例4：

将25毫升钛酸正四丁酯加入到500毫升无水乙醇中，搅拌均匀，然后加入20毫升磷酸，并用氨水调节pH到3.5。之后在避光条件下，加入0.2克硝酸银，搅拌溶解。然后将溶有4克八水合氯氧化锆的20毫升去离子水滴加到前者溶液中，继续避光搅拌2小时。结束后将沉淀产物用去离子水洗涤，直到洗涤液的pH呈中性，然后进行干燥处理。将干燥处理之后的粉体材料在1200℃下焙烧2小时，得到目标物载银氧化钛磷酸锆复合纳米材料。

所制得载银氧化钛磷酸锆复合纳米材料，为纳米颗粒堆积成的聚集态。氧化钛磷酸锆复合纳米颗粒的粒径大约为10～15纳米。粒径大约为2～3纳米的银颗粒，散布在氧化钛磷酸锆复合纳米颗粒上。

实施例5：

将50毫升钛酸异丙酯加入到1000毫升无水乙醇中，搅拌均匀，然后加入50毫升磷酸，并用氨水调节pH到2.5。之后在避光条件下，加入0.3克硝酸银，搅拌溶解。然后将溶有8克碳酸锆的30毫升去离子水滴加到前者溶液中，继续避光搅拌4小时。结束后将沉淀产物用去离子水洗涤，直到洗涤液的pH呈中性，然后进行干燥处理。将干燥处理之后的粉体材料在800℃下焙烧2小时，得到目标物载银氧化钛磷酸锆复合纳米材料。

所制得载银氧化钛磷酸锆复合纳米材料，为纳米颗粒堆积成的聚集态。氧化钛磷酸锆复合纳米颗粒的粒径大约为8～10纳米。粒径大约为1～3纳米的银颗粒，散布在氧化钛磷酸锆复合纳米颗粒上。

实施例6：

将300毫升钛酸正四丁酯加入到5000毫升无水乙醇中，搅拌均匀，然后加入200毫升磷酸，并用氨水调节pH到3。之后在避光条件下，加入1.0克硝酸银，搅拌溶解。然后将溶有20克五水合硝酸锆的50毫升去离子水滴加到前者溶液中，继续避光搅拌7小时。结束后将沉淀产物用去离子水洗涤，直到洗涤液的pH呈中性，然后进行干燥处理。将干燥处理之后的粉体材料在900℃下焙烧2小时，得到目标物载银氧化钛磷酸锆复合纳米材料。

所制得载银氧化钛磷酸锆复合纳米材料，为纳米颗粒堆积成的聚集态。氧化钛磷酸锆复合纳米颗粒的粒径大约为10～12纳米。粒径大约为2～3纳米的银颗粒，散布在氧化钛磷酸锆复合纳米颗粒上。

Claims (1)

1.一种载银氧化钛磷酸锆复合纳米材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将液相钛源加入到无水乙醇中，搅拌均匀，然后加入磷酸，并用氨水调节溶液的pH为2～4；之后在避光条件下加入硝酸银，搅拌溶解；然后将锆盐的水溶液加入到前者溶液中，继续避光搅拌2～8小时；

（2）避光搅拌结束后将沉淀产物用去离子水洗涤，直到洗涤液的pH呈中性，然后进行干燥处理；将干燥处理之后的粉体材料在500～1200℃焙烧，得到载银氧化钛磷酸锆复合纳米材料；

步骤（1）中所述的液相钛源为钛酸正四丁酯、钛酸异丙酯、钛酸四乙酯中的一种或其组合；

步骤（1）中所述加入的液相钛源体积与其加入到的无水乙醇体积之比为1：100～20：100；

步骤（1）中所述的磷酸加入体积与反应溶液总体积比为2：100～20：100；

步骤（1）中所述加入硝酸银的质量与加入液相钛源体积之比为0.01克/10毫升～0.2克/10毫升；

步骤（1）中所述加入的锆盐为硝酸锆、氯氧化锆、碳酸锆中的一种或其组合；

步骤（1）中所述加入锆盐的质量与液相钛源体积之比为0.5克/10毫升～10克/10毫升；

步骤（1）中所述加入锆盐的质量与溶解锆盐的去离子水体积之比为5克/100毫升～20克/100毫升。