CN105688992A - 一种Ag/Fe3O4/纳米纤维素三元复合材料及其制备方法 - Google Patents
一种Ag/Fe3O4/纳米纤维素三元复合材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105688992A CN105688992A CN201610101864.1A CN201610101864A CN105688992A CN 105688992 A CN105688992 A CN 105688992A CN 201610101864 A CN201610101864 A CN 201610101864A CN 105688992 A CN105688992 A CN 105688992A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nano
- cellulose
- preparation
- composite
- particle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 title claims abstract description 92
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 title claims abstract description 92
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N ferrosoferric oxide Chemical compound O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 87
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 68
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 52
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 30
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 6
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 51
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 29
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 23
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 18
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 16
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 15
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 claims description 15
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 10
- 229950000845 politef Drugs 0.000 claims description 9
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 9
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 8
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 5
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 4
- VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M Sodium acetate Chemical compound [Na+].CC([O-])=O VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 3
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims description 3
- 239000001632 sodium acetate Substances 0.000 claims description 3
- 235000017281 sodium acetate Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 claims description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 35
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 31
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 30
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 18
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 14
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 13
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 13
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 11
- 241000191967 Staphylococcus aureus Species 0.000 description 10
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 10
- 239000000047 product Substances 0.000 description 10
- RBTBFTRPCNLSDE-UHFFFAOYSA-N 3,7-bis(dimethylamino)phenothiazin-5-ium Chemical compound C1=CC(N(C)C)=CC2=[S+]C3=CC(N(C)C)=CC=C3N=C21 RBTBFTRPCNLSDE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 7
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 7
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 7
- 229960000907 methylthioninium chloride Drugs 0.000 description 7
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 230000000845 anti-microbial effect Effects 0.000 description 6
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 6
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 6
- 229940056319 ferrosoferric oxide Drugs 0.000 description 6
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 description 6
- 230000009102 absorption Effects 0.000 description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 4
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 4
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 4
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 4
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 4
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 4
- 239000006916 nutrient agar Substances 0.000 description 4
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 4
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 4
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 3
- 101710134784 Agnoprotein Proteins 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001046 Nanocellulose Polymers 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 2
- 229960005070 ascorbic acid Drugs 0.000 description 2
- 235000010323 ascorbic acid Nutrition 0.000 description 2
- 239000011668 ascorbic acid Substances 0.000 description 2
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- -1 energy industry Substances 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000011553 magnetic fluid Substances 0.000 description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 2
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 2
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 2
- 238000013033 photocatalytic degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- GGCZERPQGJTIQP-UHFFFAOYSA-N sodium;9,10-dioxoanthracene-2-sulfonic acid Chemical compound [Na+].C1=CC=C2C(=O)C3=CC(S(=O)(=O)O)=CC=C3C(=O)C2=C1 GGCZERPQGJTIQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- BTJIUGUIPKRLHP-UHFFFAOYSA-N 4-nitrophenol Chemical compound OC1=CC=C([N+]([O-])=O)C=C1 BTJIUGUIPKRLHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001316 Ag alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- 206010059866 Drug resistance Diseases 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 241000192125 Firmicutes Species 0.000 description 1
- 229930091371 Fructose Natural products 0.000 description 1
- 239000005715 Fructose Substances 0.000 description 1
- RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N Fructose Chemical compound OC[C@H]1O[C@](O)(CO)[C@@H](O)[C@@H]1O RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N 0.000 description 1
- 206010020751 Hypersensitivity Diseases 0.000 description 1
- FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N Silver ion Chemical compound [Ag+] FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000191940 Staphylococcus Species 0.000 description 1
- 210000001744 T-lymphocyte Anatomy 0.000 description 1
- 238000005411 Van der Waals force Methods 0.000 description 1
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- 208000026935 allergic disease Diseases 0.000 description 1
- 230000007815 allergy Effects 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008485 antagonism Effects 0.000 description 1
- 230000003385 bacteriostatic effect Effects 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000012496 blank sample Substances 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 230000010261 cell growth Effects 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 239000006071 cream Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000005202 decontamination Methods 0.000 description 1
- 230000003588 decontaminative effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 239000012776 electronic material Substances 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 230000005713 exacerbation Effects 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 1
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 description 1
- 230000001408 fungistatic effect Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 1
- 238000002173 high-resolution transmission electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000036737 immune function Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 239000010954 inorganic particle Substances 0.000 description 1
- 230000009916 joint effect Effects 0.000 description 1
- 239000011344 liquid material Substances 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000000593 microemulsion method Methods 0.000 description 1
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 210000002307 prostate Anatomy 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000000241 respiratory effect Effects 0.000 description 1
- PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N rhodamine B Chemical compound [Cl-].C=12C=CC(=[N+](CC)CC)C=C2OC2=CC(N(CC)CC)=CC=C2C=1C1=CC=CC=C1C(O)=O PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940043267 rhodamine b Drugs 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 150000003378 silver Chemical class 0.000 description 1
- 229910001923 silver oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000012279 sodium borohydride Substances 0.000 description 1
- 229910000033 sodium borohydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910052566 spinel group Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010189 synthetic method Methods 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000012137 tryptone Substances 0.000 description 1
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 1
- 238000000870 ultraviolet spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 230000029663 wound healing Effects 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
- B01J31/02—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides
- B01J31/06—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides containing polymers
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
- A01N59/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing elements or inorganic compounds
- A01N59/16—Heavy metals; Compounds thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/0203—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of metals not provided for in B01J20/04
- B01J20/0233—Compounds of Cu, Ag, Au
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
- B01J20/24—Naturally occurring macromolecular compounds, e.g. humic acids or their derivatives
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
- B01J20/28002—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J20/28009—Magnetic properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/33—Electric or magnetic properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/39—Photocatalytic properties
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
- C02F1/285—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using synthetic organic sorbents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
- C02F1/32—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/50—Treatment of water, waste water, or sewage by addition or application of a germicide or by oligodynamic treatment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
- B01J2220/40—Aspects relating to the composition of sorbent or filter aid materials
- B01J2220/48—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation
- B01J2220/4812—Sorbents characterised by the starting material used for their preparation the starting material being of organic character
- B01J2220/4825—Polysaccharides or cellulose materials, e.g. starch, chitin, sawdust, wood, straw, cotton
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/308—Dyes; Colorants; Fluorescent agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/40—Organic compounds containing sulfur
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/10—Photocatalysts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Agronomy & Crop Science (AREA)
- Plant Pathology (AREA)
- Pest Control & Pesticides (AREA)
- Dentistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种制备Ag/Fe3O4/纳米纤维素复合材料的方法，所述方法中使用纳米纤维素，其起到还原剂的作用，同时也有助于增强Ag与Fe3O4纳米颗粒的结合强度，且绿色无污染，是一种环境友好型的制备方法，该方法反应选择性、反应效率高，同时以水为溶剂，原料来源广泛，价格便宜，降低了生产成本，同时本方法还可以通过水热、微波水热方法制备，因此利于实现工业化。
Description
技术领域
本发明涉及一种银系无机抗菌复合材料及其制备方法，特别涉及一种Ag/Fe3O4/纳米纤维素三元复合材料及其水热制备方法。
背景技术
细菌、霉菌和病毒等微生物很容易感染人类并对其产生伤害，无机纳米抗菌材料可以应用于防止人类被有害微生物感染，因此设计和制备一种新型的具有优异抗菌性能的材料对于改善人类的生存环境具有非常重大的意义。80年代，人们意识到银是真正的广谱天然抗生素，它无耐药性，无毒，无过敏，无交叉药物干扰等优点。研究发现，银遇到呼吸酶，可变成银离子与其结合，使细菌死亡。银不但杀菌，还有利于细胞生长，伤口愈合，银在前列腺中含量较高，能促进免疫功能的提高(支持T细胞对抗外来物)正常人银的需求量为0.1mg/日。银除了应用于抗菌材料之外，银的主要应用领域还包括：感光材料、装饰材料、接触材料、复合材料、银合金焊料、银浆、能源工业、催化剂、医药应用等。研究表明：良好的分散性和稳定性对于银纳米粒子在抗菌领域的广泛应用非常重要。
随着经济的快速发展，污水的排放量呈现逐年增加的趋势，其中，有机污染物和重金属离子使得水资源环境严重恶化。近年来用于处理污染物的方法多种多样，包括生物降解法、过滤和凝结/絮凝/沉降、化学氧化还原、液相交换、膜处理、吸附及光催化等。这些处理方法有着很大的缺点，就是它们的去除效率有限，条件相对苛刻、成本较高，目前还不能广泛应用。但是，相比较而言，吸附与光催化是较为高效实用的办法，在去污领域有很大前景。据报道，银纳米粒子由于其独特的物理化学性质可以作为催化剂来降解有机物。目前已有多种方法用于合成不同形状的银纳米粒子，如化学还原法、微乳液法、水热法。然而，银纳米粒子容易聚合，可回收性和可重复性差。因此迫切需要找到一种可以防止银纳米粒子团聚并且方便催化剂回收的办法，以期大幅提高它的光催化、吸附及抗菌性能。
随着现代科技对材料性能需求的提高，单一性能的材料已经不能满足应用需要。通过两种或两种以上材料的功能互补或优化，可以制备出多种类型的性能优异的复合材料。由于构成复合材料的纳米粒子的粒径、形状、组成和表面性质具有可调控性，通过合理的实验条件，在很大程度上，可以实现对复合纳米材料的许多性质加以调控。
Fe3O4是一种重要的尖晶石类铁氧体，是应用最为广泛的软磁性材料之一，常用作记录材料、颜料、磁流体材料、催化剂、磁性高分子微球和电子材料等，其在生物技术领域和医学领域亦有着很好的应用前景。纳米Fe3O4具有更加优异的性质，如超顺磁性、小尺寸效应和量子隧道效应等，这些特性也使得Fe3O4的研究备受瞩目。将纳米Fe3O4与纳米银复合制备Ag/Fe3O4复合材料，可提高银的抗菌性能及吸附光催化性能、材料的分离性能及可重复利用率。
公告号为CN103801257A的中国专利公开了一种银/四氧化三铁/二氧化硅/二氧化钛四层核壳结构的合成方法及用途。该方法通过溶剂热法和法相结合的方法制备出了银/四氧化三铁/二氧化硅/二氧化钛四层核壳结构的复合材料，该材料用于对有机污染物和/或重金属污染物的去除作用，具有良好的吸附特性、光催化性能和超顺磁性，会极大提高污水中有机污染物和重金属污染物的治理效果。
公告号为CN103638944B的中国专利公开了一种磁性复合催化剂Ag/HNTs/Fe3O4的制备方法。该方法用硝酸银溶液和氨水配置成新鲜的银氨溶液，作为氧化剂，用葡萄糖作为还原剂，通过银镜反应在磁性复合材料进行沉积了Ag纳米粒子制备磁性复合催化剂Ag/HNTs/Fe3O4，该材料对溶液中的对硝基苯酚具有较好的催化降解作用。
公告号为CN103548875B的中国发明专利公开了一种Ag磁性碳微球抗菌材料的制备方法。该方法将葡萄糖与Fe3O4磁流体混合均匀，采用溶剂热处理得到磁性碳微球；并且进一步采用还原法制备Ag磁性碳微球材料。
公告号为CN104625044A的中国发明专利公开了一种四氧化三铁/银复合材料的制备方法和应用。该方法以银氨溶液为银源，以抗坏血酸为还原剂，在20～50℃下反应制备而成。
目前关于Ag/Fe3O4复合材料的报道较多，其制备过程大多数要用到还原剂如硼氢化钠、抗坏血酸、葡萄糖、果糖等，但是关于Ag/Fe3O4/纳米纤维素三元复合材料的报道较少，特别是往往采用无机材料，如二氧化硅、二氧化钛等做载体，成本高，且需要额外的还原剂，同时银粒子尺寸和分布都不均匀、抗菌性能较差、稳定性差，无法循环利用。
发明内容
为了解决现有技术中银系抗菌材料存在的银粒子尺寸与分布不均、抗菌性能较差、稳定性差，无法循环使用等问题，本发明的一个目的是提供一种制备Ag/Fe3O4/纳米纤维素复合材料的方法，所述方法如下进行：
将浓度为2～30g/L的Fe3O4纳米颗粒的水分散液，浓度为10～60g/L的硝酸银水溶液，浓度为10～60g/L的纳米纤维素(NCC)的水分散液按照Fe3O4纳米颗粒:硝酸银:NCC的重量份的比例为2～25:10～25:25～60，进一步优选重量份的比例为Fe3O4纳米颗粒:硝酸银:NCC为2～10:10～20:35～60混合搅拌均匀，并进行超声分散，将搅拌好的混合溶液装入聚四氟乙烯反应釜中并将反应釜放入微波水热合成反应仪中，在160～200℃的反应温度下进行微波水热反应10～40分钟，进一步优选为：反应温度180～200℃，微波水热反应时间为20～30分钟。
反应结束后，取出聚四氟乙烯高压反应釜，自然冷却至室温。将反应釜内产物进行离心分离，并分别用去离子水清洗1-3次，乙醇清洗1-3次，最后在约60℃下烘干处理，得到Ag/Fe3O4/纳米纤维素复合材料。
优选地，所述Fe3O4纳米颗粒可以为市售产品，或者由以下方法制备：
将3-10重量份的FeCl3˙6H2O和6-15重量份的醋酸钠(NaAc)溶于乙二醇/乙二胺的混合溶剂中，所述溶剂乙二醇与乙二胺的体积比为9:1至1:1，超声脱氧，搅拌混合均匀，装入聚四氟乙烯高压反应釜中，在160-200℃的反应温度下水热反应1～2小时。反应进行完毕之后，反应液中出现黑色的沉淀。反应结束后，对产物进行离心分离、洗涤(先后用去离子水和乙醇清洗)和烘干，最后制得Fe3O4粉末。
优选地，在根据本发明的制备方法中，将Fe3O4纳米颗粒配成浓度为2～30g/L的水分散液，且为了更好地分散Fe3O4纳米颗粒，可以对Fe3O4纳米颗粒的水分散液进行进一步的超声分散处理。
优选地，在根据本发明的制备方法中，将硝酸银粉末溶于水中配成浓度为10～60g/L的所述硝酸银水溶液。
优选地，在根据本发明的制备方法中，所述纳米纤维素(NCC)为市售可得的产品，反应前将纳米纤维素加入去离子水中制备浓度为10～60g/L的纳米纤维素水分散液，且为了更好的分散纳米纤维素，可以对纳米纤维素水分散液进行进一步的超声分散。
优选地，根据本发明的制备方法采用水作为反应溶剂，不采用任何有机溶剂。
优选地，根据本发明的制备方法除了三种反应物以外，不额外使用任何还原剂和/或催化剂。
根据本发明的另一个方面，本发明的一个目的在于提供一种Ag/Fe3O4/纳米纤维素三元复合材料，所述Ag/Fe3O4/纳米纤维素三元复合材料由上述制备方法制备。
有益效果
根据本发明的制备方法中使用纳米纤维素，其起到还原剂的作用，同时也有助于增强Ag与Fe3O4纳米颗粒的结合强度，且绿色无污染，是一种环境友好型的制备方法，该方法应选择性、反应效率高，同时以水为溶剂，原料来源广泛，价格便宜，降低了生产成本，同时本方法还可以通过水热、微波方法制备，因此利于实现工业化。另外，根据本发明的制备方法制备的Ag/Fe3O4/纳米纤维素复合材料中Ag/Fe3O4微球结构纳米颗粒粒径均一，具有较好的单分散性和较高的磁性，稳定性好，可重复利用，且产物纯度高，将会极大提高其在抗菌领域的应用以及对于水中有机污染物和重金属污染物的治理效果。
附图说明
图1为本发明提供的Ag/Fe3O4/纳米纤维素纳米复合材料制备方法的示意图。
图2为根据本发明实施例1制备的Ag/Fe3O4/纳米纤维素复合材料的X射线衍射谱图。
图3为根据本发明实施例1制备的Fe3O4纳米粒子的扫描电镜照片。
图4为根据本发明实施例1制备的Ag/Fe3O4/纳米纤维素复合材料的扫描电镜照片。
图5为根据本发明实施例1制备的Ag/Fe3O4/纳米纤维素复合材料的高分辨率透射电镜照片。
图6为根据本发明实施例2制备的Ag/Fe3O4/纳米纤维素复合材料的扫描电镜照片。
图7为根据本发明实施例3制备的Ag/Fe3O4/纳米纤维素复合材料的扫描电镜照片。
图8为根据本发明实施例1-3制备的Ag/Fe3O4/纳米纤维素复合材料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌效果图。
具体实施方式
本发明中采用微波水热法制备Ag/Fe3O4/纳米纤维素三元复合材料，其中，由于纳米纤维素的表面存在大量羟基，在本发明的制备方法中可以起到还原剂的作用，有助于Ag离子还原成单质金属Ag，同时由于纳米纤维素的重均分子量通常在数万，属于高分子，因此在水热条件下长的分子链有助于结合无机纳米粒子Ag和Fe3O4颗粒，特别是表面大量的羟基可以通过氢键、范德华力等更牢固地固定Ag和Fe3O4颗粒，因此作为无机纳米粒子Ag和Fe3O4颗粒的分散基质，纳米纤维素起到类似粘合剂的作用，有助于Ag/Fe3O4/纳米纤维素三元复合材料的性能稳定和长期使用。根据本发明的方法制备得到的Ag/Fe3O4/纳米纤维素三元复合材料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有优异的抗菌性能，对罗丹明B和亚甲基蓝具有较好的吸附降解效果，并可多次重复利用，重复利用过程中复合材料的吸附降解效果并未发生太大变化，稳定性较好。
在根据本发明的制备方法中为Fe3O4纳米颗粒、硝酸银和纳米纤维素(NCC)的重量份的比例为2～25:10～25:25～60，进一步优选重量份的比例为Fe3O4纳米颗粒:硝酸银:NCC＝2～10:10～20:35～60。
其中当Fe3O4纳米颗粒的用量小于2重量份时，Ag/Fe3O4/纳米纤维素三元复合材料的光催化性能和超顺磁性不够理想；而当Fe3O4纳米颗粒的用量大于25重量份时，相对而言单质银的含量较低，同时可能由于Fe3O4纳米颗粒本身的磁性和纳米纤维素粘合作用的共同影响下，制得的Ag/Fe3O4/纳米纤维素三元复合材料团聚现象严重，不易分散，使得材料的催化性能反而降低。
另外，当硝酸银的用量小于10重量份时，Ag/Fe3O4/纳米纤维素三元复合材料的灭菌效果不够理想；而当硝酸银的用量大于25重量份时，银过量，这样一方面使纳米纤维素表面羟基大量反应而有可能破坏了纳米纤维素的结构，同时消弱了纳米纤维素的“粘合作用”，同时银单质除了分布于颗粒表面外，还会深入颗粒内部而造成浪费，因此不够经济。
另外，当纳米纤维素的用量小于25重量份时，由于纳米纤维素的量不足，使得银单质含量降低，同时由于Ag、Fe3O4纳米颗粒间的粘合力降低，使得Ag/Fe3O4/纳米纤维素三元复合材料可重复利用性降低；当纳米纤维素的用量大于60重量份时，纳米纤维素过量，造成颗粒团聚严重，不利于分散。
根据本发明的制备方法优选在160～200℃的反应温度下进行微波水热反应10～40分钟，进一步优选为：反应温度180～200℃，微波水热反应时间为20～30分钟。在上述优选的反应温度和反应时间范围内，Ag/Fe3O4无机微球颗粒尺寸更加均匀，分散性更好，促使粒子表面的羟基增多，进而使无机颗粒与纳米纤维素之间的复合效果更好，复合材料的抗菌性能及光催化降解性能得到增强。
现有技术中为了获得具有良好活性且颗粒均一的Ag/Fe3O4复合材料，往往需要采用额外的还原剂，另外还要对银源进行预处理，例如形成银氨溶液等，同时为了Ag离子顺利还原为Ag单质并与Fe3O4颗粒复合，而添加催化剂，不仅成本高而且步骤繁琐。而根据本发明的制备方法除了三种反应物以外，不额外使用任何还原剂和/或催化剂，且仅采用水作为反应溶剂，不采用任何有机溶剂，可以大大降低生产成本且对环境友好。
以下，将详细地描述本发明。在进行描述之前，应当理解的是，在本说明书和所附的权利要求书中使用的术语不应解释为限制于一般含义和字典含义，而应当在允许发明人适当定义术语以进行最佳解释的原则的基础上，根据与本发明的技术方面相应的含义和概念进行解释。因此，这里提出的描述仅仅是出于举例说明目的的优选实例，并非意图限制本发明的范围，从而应当理解的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以由其获得其他等价方式或改进方式。
以下实施例仅是作为本发明的实施方案的例子列举，并不对本发明构成任何限制，本领域技术人员可以理解在不偏离本发明的实质和构思的范围内的修改均落入本发明的保护范围。
本发明实施例中的银盐选用硝酸银，其他银盐如柠檬酸银也适用于本发明。所述纳米纤维素可以为市售产品，例如可以为IntelligentChemicalsPtyLtd生产的CNC100，该纳米纤维素从棉花中提取出来，固体含量为93-99％，纤维平均长度为10-40nm,纤维平均直径为10-20nm。
实施例1
Fe3O4粒子的制备：将3.0g的FeCl3˙6H2O和12g的醋酸钠(NaAc)溶于乙二醇/乙二胺混合溶液中，其中乙二醇和乙二胺溶剂的体积分别为90ml和10ml，对混合溶液进行机械搅拌30min后，出现黄色液体，将该黄色液体装入聚四氟乙烯高压反应釜内(150ml)，放在马弗炉内升温至200℃，反应时间为2个小时，反应结束后，自然冷却至室温，取出反应产物，并对其进行离心，洗涤(去离子水和乙醇洗各三次)，最后离心出沉淀物，对其进行烘干处理(温度为60℃，12个小时)，最终得到Fe3O4纳米颗粒。如图3所示SEM照片，所得Fe3O4纳米颗粒的直径为203nm左右的球形Fe3O4粒子。
取少量上述制备的Fe3O4粉末，加入去离子水后超声分散，得到浓度为2g/L的Fe3O4水溶液；取少量AgNO3粉末加入去离子水后溶解得到浓度为17g/L的AgNO3水溶液；取纳米纤维素加入去离子水后超声分散，得到浓度为30g/L的水分散液。
将上述制备的三种溶液按照一定比例(Fe3O4水溶液:AgNO3水溶液:纳米纤维素水分散液的体积比为10ml:10ml:10ml，其中Fe3O4纳米颗粒:AgNO3:纳米纤维素的重量份比例为2:17:30)混合，将该混合溶液装入聚四氟乙烯反应罐中(50ml)。将反应罐放入微波水热反应仪(上海新仪微波化学科技有限公司)中进行反应，反应温度为180℃，反应时间为30min。
反应结束后，自然冷却至室温，取出反应产物并对其进行离心，离心处理的转速为5000-8000r/min，离心时间为3-5min，洗涤(去离子水和乙醇洗各三次)，最后离心出沉淀物，对其进行真空干燥处理(真空干燥的绝对压力为0.09MPa，真空干燥温度为60℃，12个小时)，最终得到Ag/Fe3O4/纳米纤维素纳米复合材料。
采用X-射线衍射，对制备的Ag/Fe3O4/纳米纤维素复合材料的组成和纯度进行分析，如图2所示，X-射线衍射谱图中2θ＝38°的峰对应于银的衍射峰，该衍射峰与标准的立方结构的银(标准JCPDS卡片No.04-0783)的X-射线衍射谱图完全相同；X-射线衍射谱图中2θ＝30.5°，36.1°，44.2°，54.0°，57.6°和63.0°的峰对应于四氧化三铁的衍射峰，该衍射峰与标准的四氧化三铁(标准JCPDS卡片No.19-0629)的X-射线衍射谱图完全相同。产物的X-射线衍射谱图显示产物含有银和四氧化三铁的衍射峰，说明产物为Ag/Fe3O4/纳米纤维素复合材料。在衍射图谱中未见有其他杂质峰，说明产物的纯度较高。
如图4所示扫描电镜照片，Ag/Fe3O4颗粒为直径为293nm左右的球形颗粒，在球形颗粒之间存在丝网状的纳米纤维素，这些丝网状的纳米纤维素有助于单质Ag与Fe3O4颗粒的紧密结合；如图5所示高分辨率扫描电镜照片，银的晶格条纹清晰可见，由此可见根据本发明的制备方法成功实现了Ag/Fe3O4/纳米纤维素的制备。
实施例2
除了以下区别以外，按照与实施例1相同的方式进行。
取少量制备的Fe3O4粉末，加入去离子水后超声分散，得到浓度为2g/L的Fe3O4水溶液；取少量AgNO3粉末，加入去离子水后超声分散，得到浓度为10g/L的AgNO3水溶液；取适量纳米纤维素，加入去离子水后超声分散，得到浓度为30g/L的水分散液。将三种溶液按照一定比例混合(Fe3O4水溶液:AgNO3水溶液:纳米纤维素水分散液的体积比为10ml:10ml:10ml，其中Fe3O4纳米颗粒:AgNO3:纳米纤维素的重量份比例为2:10:30)，装入聚四氟乙烯高压反应釜中(50ml)，在马弗炉(天津市中环实验电炉有限公司型号：KSW-5-12A)内水热反应处理，未采用微波辅助，反应温度为200℃，反应时间为3个小时。
采用扫描电镜检测制备的Ag/Fe3O4/纳米纤维素复合材料的形态。图6为本实施例制备的Ag/Fe3O4/纳米纤维素复合材料的扫描电镜照片。扫描电镜照片表明本实施例制备Ag/Fe3O4/纳米纤维素复合材料的Ag/Fe3O4纳米颗粒的粒径为287nm左右，且分散性较好，无严重团聚现象发生。
实施例3
除了以下区别以外，按照与实施例1相同的方式进行。
取少量上述制备的Fe3O4粉末，加入去离子水后超声分散，得到浓度为2g/L的Fe3O4水溶液；取少量AgNO3粉末，加入去离子水后超声分散，得到浓度为5g/L的AgNO3水溶液；取适量纳米纤维素，加入去离子水后超声分散，得到浓度为20g/L的水分散液。将三种溶液按照一定比例混合(Fe3O4水溶液:AgNO3水溶液:纳米纤维素水分散液的体积比为20ml:20ml:20ml，其中Fe3O4纳米颗粒:AgNO3:纳米纤维素的重量份比例为4:10:40)，装入三口圆底烧瓶中(100ml)，在微波合成仪(北京翔鹄科技发展有限公司)内进行微波加热处理，反应温度为180℃，反应时间为30分钟。
采用扫描电镜检测制备的Ag/Fe3O4/纳米纤维素复合材料的形态。图7为本实施例制备的Ag/Fe3O4/纳米纤维素复合材料的扫描电镜照片。扫描电镜照片表明本实施例制备Ag/Fe3O4/纳米纤维素复合材料的Ag/Fe3O4纳米颗粒形态均一为纳米微球结构，Ag/Fe3O4纳米颗粒粒径为209nm左右，尺寸均匀，且分散性较好，无严重团聚现象发生。
试验例1抗菌活性实验
将本发明实施例1-3制备的Ag/Fe3O4/纳米纤维素复合材料进行抗菌活性实验。
以大肠杆菌作为模型的革兰氏阴性菌、金黄色葡萄球菌作为模型的革兰氏阳性菌，采用纸片扩散法对样品进行抑菌性能测试，其具体操作过程如下：
1、培养基的配制：
将胰蛋白胨10g、牛肉膏3g、氯化钠5g溶解于1L蒸馏水内，加入15％氢氧化钠溶液约2ml，校正pH至7.2-7.4，加入琼脂20g，加热煮沸，使琼脂溶化，分装烧瓶，121℃高压灭菌15分钟。所得溶液即为灭菌后的营养琼脂培养基。
2、细菌的培养：
大肠杆菌(大肠杆菌菌株为ATCC25922)、金黄色葡萄球菌(金黄色葡萄球菌菌株为ATCC25923)分别置于营养琼脂培养基中，于37℃下培养生长3小时，所述菌株购买自中国工业微生物菌种保藏中心。
使用前，分别将大肠杆菌、金黄色葡萄球菌培养物稀释至约1-2×106个/mL。
3、抑菌试验
分别将实施例1-3制备的Ag/Fe3O4/纳米纤维素复合材料预先压制成直径1.4厘米大小的圆盘形，在120℃灭菌20分钟，备用；
将灭菌后的营养琼脂培养基倒入一次性无菌培养皿，待培养基的温度降低至40-45℃后。再分别加入100mL大肠杆菌或金黄色葡萄球菌，并使其分散均匀，待营养琼脂培养基凝固后，将预先压制成型的复合材料样品轻轻放在培养皿中。样品放置在大肠杆菌或金黄色葡萄球菌的琼脂平板上后，在37℃孵育24小时，观察抑菌环的大小。实验结果见附图8，实验数据见下表1。图8中，图8a至图8c分别为实施例1-3制备的Ag/Fe3O4/纳米纤维素复合材料针对大肠杆菌的抑菌环照片，图8d至图8f分别为实施例1-3制备的Ag/Fe3O4/纳米纤维素复合材料针对金黄色葡萄球菌的抑菌环照片。图中“空白样”是指仅仅将纳米纤维素压成同样尺寸的片进行对照，以便于观察抑菌环的大小。
表1抑菌环试验结果
| 大肠杆菌抑菌环大小/mm | 葡萄球菌抑菌环大小/mm | |
| 实施例1 | 6.9 | 10.8 |
| 实施例2 | 5.7 | 10.2 |
| 实施例3 | 7.0 | 10.6 |
试验结果表明：本发明的Ag/Fe3O4/纳米纤维素复合材料对大肠杆菌的抑菌环大小为5.7-7.0mm；对金黄色葡萄球菌的抑菌环达到10.2-10.8mm；实验结果表明根据本发明的制备方法得到的Ag/Fe3O4/纳米纤维素复合材料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均表现出了优异的抗菌效果。
试验例2光催化活性实验
分别将本发明实施例1-3制备的Ag/Fe3O4/纳米纤维素复合材料进行光催化活性实验。
本实验选用亚甲基蓝作为光催化活性研究的模型染料，浓度为10mg/L。光催化降解亚甲基蓝的实验装置为圆柱形石英玻璃反应器，容积为100mL，放置于室温下，光源为300W的紫外灯，置于圆柱形玻璃反应器中间，实验过程中通冷却水，以保持恒温。反应过程中紫外灯持续照射。
分别取配制好的浓度为10mg/L的亚甲基蓝溶液300mL，将其分别与1.0g实施例1-3制备的Ag/Fe3O4/纳米纤维素复合材料一起加入圆柱形石英反应器中，磁力搅拌一小时使之浓度均匀、吸附-解离平衡。然后在搅拌的情况下，打开紫外灯光源开始光照，定时取样，所取样品通过高速离心机分离，取上层清液进行分析。亚甲基蓝稀溶液的吸收光谱在日本HITACHI公司U3010紫外-可见分光光度计上完成。
光催化试验观察结果如表2所示。
表2光催化试验结果
| 完全降解所需时间/分钟 | |
| 实施例1 | 15 |
| 实施例2 | 18 |
| 实施例3 | 25 |
试验结果表明：本发明的Ag/Fe3O4/纳米纤维素复合材料对亚甲基蓝溶液的完全降解的时间小于15分钟，完全降解仅需要15-25分钟；结果说明：本发明实施例制备的Ag/Fe3O4/纳米纤维素三元复合材料可有效光降解亚甲基蓝，说明本发明的Ag/Fe3O4/纳米纤维素三元复合材料具有较好的光催化活性。
Claims (8)
1.一种Ag/Fe3O4/纳米纤维素复合材料的制备方法，所述方法如下进行：
将浓度为2～30g/L的Fe3O4纳米颗粒的水分散液，浓度为10～60g/L的硝酸银水溶液，浓度为10～60g/L的纳米纤维素的水分散液按照Fe3O4纳米颗粒:硝酸银:纳米纤维素的重量份的比例为2～25:10～25:25～60混合搅拌均匀，并进行超声分散，将搅拌好的混合溶液装入聚四氟乙烯反应釜中并将反应釜放入微波水热合成反应仪中，在160～200℃的反应温度下进行微波水热反应10～40分钟。
2.根据权利要求1所述的Ag/Fe3O4/纳米纤维素复合材料的制备方法，其特征在于，所述浓度为2～30g/L的Fe3O4纳米颗粒的水分散液，浓度为10～60g/L的硝酸银水溶液，浓度为10～60g/L的纳米纤维素的水分散液按照Fe3O4纳米颗粒:硝酸银:纳米纤维素的重量份的比例为2～10:10～20:35～60混合搅拌均匀。
3.根据权利要求1所述的Ag/Fe3O4/纳米纤维素复合材料的制备方法，其特征在于，所述微波水热合成在180～200℃的反应温度下微波水热反应时间为20～30分钟。
4.根据权利要求1所述的Ag/Fe3O4/纳米纤维素复合材料的制备方法，其特征在于，反应结束后，取出聚四氟乙烯高压反应釜，自然冷却至室温，然后将反应釜内产物进行离心分离，并分别用去离子水清洗1-3次，乙醇清洗1-3次，最后在约60℃下烘干处理，得到Ag/Fe3O4/纳米纤维素复合材料。
5.根据权利要求1所述的Ag/Fe3O4/纳米纤维素复合材料的制备方法，其特征在于，所述Fe3O4纳米颗粒由以下方法制备：
将3-10重量份的FeCl3˙6H2O和6-15重量份的醋酸钠(NaAc)溶于乙二醇/乙二胺的混合溶剂中，所述溶剂乙二醇与乙二胺的体积比为9:1至1:1，超声脱氧，搅拌混合均匀，装入聚四氟乙烯高压反应釜中，在160-200℃的反应温度下水热反应1～2小时，反应进行完毕之后，反应液中出现黑色的沉淀，反应结束后，对产物进行离心分离、洗涤和烘干，最后制得Fe3O4粉末。
6.根据权利要求1所述的Ag/Fe3O4/纳米纤维素复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法采用水作为反应溶剂，不采用任何有机溶剂。
7.根据权利要求1所述的Ag/Fe3O4/纳米纤维素复合材料的制备方法，其特征在于，除了三种反应物以外，所述制备方法不额外使用任何还原剂和/或催化剂。
8.一种Ag/Fe3O4/纳米纤维素三元复合材料，所述Ag/Fe3O4/纳米纤维素三元复合材料由权利要求1至7中任意一项所述的制备方法制备。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610101864.1A CN105688992A (zh) | 2016-02-24 | 2016-02-24 | 一种Ag/Fe3O4/纳米纤维素三元复合材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610101864.1A CN105688992A (zh) | 2016-02-24 | 2016-02-24 | 一种Ag/Fe3O4/纳米纤维素三元复合材料及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105688992A true CN105688992A (zh) | 2016-06-22 |
Family
ID=56222433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610101864.1A Pending CN105688992A (zh) | 2016-02-24 | 2016-02-24 | 一种Ag/Fe3O4/纳米纤维素三元复合材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105688992A (zh) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106215820A (zh) * | 2016-08-11 | 2016-12-14 | 潘忠宁 | 一维Ag/C核壳结构纳米复合材料的制备方法 |
| CN107243332A (zh) * | 2016-12-22 | 2017-10-13 | 芜湖市鹏磊新材料有限公司 | 一种负载聚苯乙烯磺酸钠改性纳米铁的膨润土吸附剂及其制备方法 |
| CN107670648A (zh) * | 2017-09-30 | 2018-02-09 | 东北林业大学 | 一种新型Fe3O4/真菌纤维磁性复合材料的制备方法 |
| CN108017112A (zh) * | 2017-11-30 | 2018-05-11 | 长兴科创科技咨询有限公司 | 一种磁性污水处理剂的制备方法 |
| CN108046369A (zh) * | 2017-11-30 | 2018-05-18 | 长兴科创科技咨询有限公司 | 一种磁性污水处理剂 |
| CN108043399A (zh) * | 2017-12-13 | 2018-05-18 | 南京林业大学 | 一种纳米晶纤维素模板制备光催化剂的方法 |
| CN109221136A (zh) * | 2018-10-15 | 2019-01-18 | 安徽绩溪县徽煌化工有限公司 | 一种黄瓜用低残留烯啶虫胺组合农药的制作方法 |
| CN110605103A (zh) * | 2018-06-15 | 2019-12-24 | 中国药科大学 | 一种大体积污水中重金属离子的去除方法 |
| RU2711427C1 (ru) * | 2018-11-02 | 2020-01-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Способ получения металл-полимерных нанокомпозиционных материалов с наночастицами металлов |
| CN111533208A (zh) * | 2020-04-10 | 2020-08-14 | 深圳大学 | 一种辣木籽提取物介导合成的纳米银材料在染料废水处理中的应用 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070037991A1 (en) * | 2005-08-10 | 2007-02-15 | Sd Lizenzverwertungsgesellschaft Mbh & Co. Kg | Process for preparation of catalyst carrier and its use in catalyst preparation |
| CN101811664A (zh) * | 2010-04-15 | 2010-08-25 | 北京林业大学 | 一种纤维素/银纳米复合材料及其制备方法 |
| CN103131030A (zh) * | 2013-03-14 | 2013-06-05 | 北京林业大学 | 一种纤维素/银/氯化银复合材料及其制备方法 |
-
2016
- 2016-02-24 CN CN201610101864.1A patent/CN105688992A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070037991A1 (en) * | 2005-08-10 | 2007-02-15 | Sd Lizenzverwertungsgesellschaft Mbh & Co. Kg | Process for preparation of catalyst carrier and its use in catalyst preparation |
| CN101811664A (zh) * | 2010-04-15 | 2010-08-25 | 北京林业大学 | 一种纤维素/银纳米复合材料及其制备方法 |
| CN103131030A (zh) * | 2013-03-14 | 2013-06-05 | 北京林业大学 | 一种纤维素/银/氯化银复合材料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 李书明: "纤维素基抗菌复合材料的制备与性能研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑》 * |
| 梁红霞: "Fe3O4基纳米复合材料的设计合成及光催化的性质研究", 《万方数据库》 * |
| 贺全国等: "磁性Fe3O4/Ag 复合纳米粒子制备与抗菌性能", 《稀有金属材料与工程》 * |
| 达胡白乙拉等: "Ag修饰的Fe3O4 / TiO2复合磁性纳米纤维的制备及光催化性能", 《高等学校化学学报》 * |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106215820A (zh) * | 2016-08-11 | 2016-12-14 | 潘忠宁 | 一维Ag/C核壳结构纳米复合材料的制备方法 |
| CN107243332A (zh) * | 2016-12-22 | 2017-10-13 | 芜湖市鹏磊新材料有限公司 | 一种负载聚苯乙烯磺酸钠改性纳米铁的膨润土吸附剂及其制备方法 |
| CN107670648B (zh) * | 2017-09-30 | 2020-02-07 | 东北林业大学 | 一种Fe3O4/真菌纤维磁性复合材料的制备方法 |
| CN107670648A (zh) * | 2017-09-30 | 2018-02-09 | 东北林业大学 | 一种新型Fe3O4/真菌纤维磁性复合材料的制备方法 |
| CN108017112A (zh) * | 2017-11-30 | 2018-05-11 | 长兴科创科技咨询有限公司 | 一种磁性污水处理剂的制备方法 |
| CN108046369A (zh) * | 2017-11-30 | 2018-05-18 | 长兴科创科技咨询有限公司 | 一种磁性污水处理剂 |
| CN108043399A (zh) * | 2017-12-13 | 2018-05-18 | 南京林业大学 | 一种纳米晶纤维素模板制备光催化剂的方法 |
| CN110605103A (zh) * | 2018-06-15 | 2019-12-24 | 中国药科大学 | 一种大体积污水中重金属离子的去除方法 |
| CN109221136A (zh) * | 2018-10-15 | 2019-01-18 | 安徽绩溪县徽煌化工有限公司 | 一种黄瓜用低残留烯啶虫胺组合农药的制作方法 |
| CN109221136B (zh) * | 2018-10-15 | 2020-10-20 | 安徽绩溪县徽煌化工有限公司 | 一种黄瓜用低残留烯啶虫胺组合农药的制作方法 |
| RU2711427C1 (ru) * | 2018-11-02 | 2020-01-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Способ получения металл-полимерных нанокомпозиционных материалов с наночастицами металлов |
| CN111533208A (zh) * | 2020-04-10 | 2020-08-14 | 深圳大学 | 一种辣木籽提取物介导合成的纳米银材料在染料废水处理中的应用 |
| CN111533208B (zh) * | 2020-04-10 | 2022-08-05 | 深圳大学 | 一种辣木籽提取物介导合成的纳米银材料在染料废水处理中的应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105688992A (zh) | 一种Ag/Fe3O4/纳米纤维素三元复合材料及其制备方法 | |
| Naidi et al. | Green-synthesized CeO 2 nanoparticles for photocatalytic, antimicrobial, antioxidant and cytotoxicity activities | |
| Mallikarjunaswamy et al. | Facile microwave-assisted green synthesis of ZnO nanoparticles: application to photodegradation, antibacterial and antioxidant | |
| Joseph et al. | Phytofabrication and characterization of copper nanoparticles using Allium sativum and its antibacterial activity | |
| Huang et al. | Optical properties of biomass-derived nanomaterials for sensing, catalytic, biomedical and environmental applications | |
| CN103131030A (zh) | 一种纤维素/银/氯化银复合材料及其制备方法 | |
| Zahedifar et al. | Green synthesis of Ag 2 S nanoparticles on cellulose/Fe 3 O 4 nanocomposite template for catalytic degradation of organic dyes | |
| Wang et al. | Bioreduction (Ag+ to Ag0) and stabilization of silver nanocatalyst using hyaluronate biopolymer for azo-contaminated wastewater treatment | |
| Rathi et al. | Green fabrication of titanium dioxide nanoparticles and their applications in photocatalytic dye degradation and microbial activities | |
| CN112056310B (zh) | 一种dfns负载碳量子点/二硫化钼量子点及其制备方法和应用 | |
| CN113523297B (zh) | 一种利用牡丹提取物制备纳米银的方法 | |
| Zhang et al. | A novel Poly (vinyl alcohol)/carboxymethyl cellulose/yeast double degradable hydrogel with yeast foaming and double degradable property | |
| Lin et al. | Bioreduction and stabilization of antibacterial nanosilver using Radix Lithospermi phytonutrients for azo-contaminated wastewater treatment: synthesis, optimization and characterization | |
| CN103120944A (zh) | 一种磷酸银立方体/p25双功能复合材料及其制备方法 | |
| CN111066784A (zh) | Ag/AgCl/纤维素复合抗菌材料及其制备方法和应用 | |
| CN105440314A (zh) | 一种具有抗菌活性的纤维素复合材料及其制备方法 | |
| Heidari et al. | Nanocellulose-based aerogels decorated with Ag, CuO and ZnO nanoparticles: Synthesis, characterization and the antibacterial activity | |
| Hasanin et al. | A novel nanocomposite based on mycosynthesized bimetallic zinc-copperoxide nanoparticles, nanocellulose and chitosan: characterization, antimicrobial and photocatalytic activities | |
| He et al. | Green synthesis of Ag/lignin nanoparticle-loaded cellulose aerogel for catalytic degradation and antimicrobial applications | |
| Abdieva et al. | An efficient ultrasound-assisted synthesis of Cu/Zn hybrid MOF nanostructures with high microbial strain performance | |
| CN105638729B (zh) | 一种中空结构球状银/氯化银复合材料及其制备方法 | |
| Bakar et al. | Immobilization of Trametes trogii laccase on polyvinylpyrrolidone-coated magnetic nanoparticles for biocatalytic degradation of textile dyes | |
| Huang et al. | Carboxymethyl cellulose gels immobilized Ag/AgCl-ZnO nanoparticles for improving sunlight-catalyzed antibacterial performance | |
| Arooj et al. | One-step fabrication of surfactant mediated Pd/SiO2, A prospect toward therapeutic and photocatalytic applications | |
| Naseem et al. | Strategies adopted for the preparation of sodium alginate–based nanocomposites and their role as catalytic, antibacterial, and antifungal agents |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20160622 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |