CN109874805A - 一种层状载银磷化锆粉末的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及载银磷化锆粉末的制备技术领域，具体涉及一种层状载银磷化锆粉末的制备方法，包括如下步骤：将层状磷化锆与纯化水配制为磷化锆分散液，将磷化锆分散液搅拌30‑60min，制得A液待用；将银盐与纯化配制得到银盐溶液，向银盐溶液中滴加氨水使得溶液从棕色变为透明，制得B液待用；按照银元素和磷化锆的摩尔比为1：(10‑80)准备A液和B液，将B液滴加至A液中，滴加过程不断搅拌，滴加完成后在40‑60℃下保温至少60min，过滤除去滤液，将膏体物质用纯化水洗涤，将膏体烘干，研磨得到层状载银磷酸锆粉末。本发明制备方法具有交换量可控、交换率高以及交换时间短的优点，制备得到的粉末具有优良的抗菌效果。
Description
技术领域
本发明涉及载银磷化锆粉末的制备技术领域，具体涉及一种层状载银磷化锆粉末的制备方法。
背景技术
抗菌材料主要有三类：天然抗菌材料，有机抗菌材料和无机抗菌材料。天然抗菌剂虽然抗菌效果较好，而且对环境和人体危害较小，但其在150-180℃就开始炭化分解，应用范围窄。有机类抗菌剂包括多种传统抗菌杀菌剂如双胍类、异噻唑啉酮类、有机硅季铵盐类和酚类等溶出型有机抗菌剂，杀菌力强、即效好，但存在安全性较差、会产生微生物耐药性、化学稳定性较差、导致抗菌制品寿命短等不足，另外耐热性较差，在高温、高压和高剪切条件下易分解失效，其分解产物甚至有毒。无机抗菌杀菌剂具有抑菌持久性、广谱性、突出的耐热性(>600℃)和高度安全性和不产生耐药性等优点，因而其在建材、医疗和纺织品等领域应用不断扩展。金属离子抗菌剂是一类重要的无机抗菌剂，银离子的抗菌能力远远强于其他抗菌金属离子，故银系无机抗菌剂的应用越来越广泛。目前，国内外研究和应用最多的银系抗菌材料，主要有两大类：一是，纳米银抗菌材料；二是，以不同物质为载体的载银型抗菌材料。
载银型抗菌材料：载银型无机抗菌材料主要是指通过离子交换和物理吸附等作用将银离子沉淀到无机材料的表面或介孔材料中制成无机抗菌剂使其具有抗菌作用，常见的载体有沸石、蒙脱石、可溶性玻璃、层状磷化锆、羟基磷灰石和磷酸盐等介孔材料。
常用于银系抗菌材料的层状磷化锆载银粉末，是在层状磷酸锆α-Zr(HPO4)2·H2O(α-ZrP)的层状结构之间插入含银离子。层状磷化锆α-ZrP是一种优良的阳离子交换剂。当α-ZrP与金属阳离子进行离子交换时，常规的方法是将其直接置于阳离子的水溶液中，通过控制交换时间和阳离子浓度等方式，达到制备新型材料的目的。目前这种常规的离子交换方法需要过量的无机银盐，或者经过长时间的离子交换反应，才能达到在α-ZrP中载入的银离子，但是这种方法银离子载入量不可控制，溶液中会残留大量银离子。由于银的成本较高，溶液中剩余的银离子需要回收，会使工艺难度增大，使得成本大大增加。
现有制备载银磷化锆的方法，存在交换时间长、离子交换不完全、交换量不可控、工艺成本高的缺点，不能很好的满足需要。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种层状载银磷化锆粉末的制备方法，解决了现有技术中存在交换时间长、离子交换不完全、交换量不可控、工艺成本高的缺点，从而提供一种交换时间短、交换量可控、工艺过程简单的载银磷酸锆粉末的制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种层状载银磷化锆粉末的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、将层状磷化锆与纯化水按照质量比为1：(2-10)配制为磷化锆分散液，将磷化锆分散液在25-80℃下搅拌30-60min，制得A液待用；
步骤二、将银盐与纯化配制得到质量浓度为9.8-10.2％的银盐溶液，向银盐溶液中滴加氨水使得溶液从棕色变为透明，制得B液待用；
步骤三、按照银元素和磷化锆的摩尔比为1：(10-80)准备A液和B液，将B液滴加至A液中，滴加过程不断搅拌，滴加完成后在40-60℃下保温至少60min，过滤除去滤液，将膏体物质用纯化水洗涤，将膏体烘干，研磨得到层状载银磷酸锆粉末。
制备过程中利用氨水与银离子络合使得银离子以银氨络合离子([Ag(NH3)2]+)存在，另一方面氨水对于银离子是过量的，过量的氨水提供一定的碱性环境，可以使α-ZrP层间距增大。在发生交换时([Ag(NH3)2]+)不仅仅与α-ZrP中磷羟基发生交换，还能使([Ag(NH3)2]+)通过物理吸附进入α-ZrP层间内，从而完成银离子的负载。
制备方法在较低温度下、较短时间内即可准确、快速的完成银离子的交换与负载，并且可以准确的控制产品中的含银量在0.5-8.0％，对于负载后的母液以及洗涤液进行银离子检测，取20ml母液滴加5％HCl，未见白色AgCl沉淀，说明Ag+全部负载到α-ZrP上，银的利用率达到100％，无需回收银离子工艺，降低了生产成本。本发明中制备过程银离子交换时间短、离子交换完全、原料利用率高。
进一步优选地，包括如下步骤：
步骤一、将层状磷化锆与纯化水按照1：2.17配制为磷化锆分散液，将磷化锆分散液在40℃下搅拌30min，制得A液待用；
步骤二、将银盐与纯化配制得到质量浓度为10.0％的银盐溶液，向银盐溶液中滴加氨水使得溶液从棕色变为透明，制得B液待用；
步骤三、按照银元素和磷化锆的摩尔比为1：10.1准备A液和B液，将B液滴加至A液中，滴加过程不断搅拌，滴加完成后在40℃下保温60min，过滤除去滤液，将膏体物质用纯化水洗涤，将膏体烘干，研磨得到层状载银磷酸锆粉末。
进一步地，所述层状磷化锆为α-ZrP；所述磷化锆的纯度≥97％。
进一步地，所述银盐为醋酸银或硝酸银；所述醋酸银的纯度≥98％；所述硝酸银的纯度≥97％。
进一步地，所述步骤二中氨水的摩尔量为磷化锆摩尔数的0.2-1..0倍。
进一步地，所述步骤三中滴加速度为10-60滴/min。
进一步地，所述步骤三中烘干温度为85-95℃。
本发明的有益效果是：
1.本发明中制备方法在较低温度下、较短时间内即可准确、快速的完成银离子的交换与负载，并且可以准确的控制产品中的含银量在0.5-8.0％；
2.对于负载后的母液以及洗涤液进行银离子检测，负载银的利用率达到100％，无需回收银离子工艺，降低了生产成本；
3.本发明中制备过程银离子交换时间短、离子交换完全、原料利用率高。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
实施例1
一种层状载银磷化锆粉末的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、取98gα-ZrP加入500ml烧杯中，将200g纯水加入烧杯，在40℃下搅拌30min。
步骤二、在28ml纯水中加入3.18g硝酸银，溶解后加入17.0g25％氨水，可见溶液由棕色转为透明。
步骤三、将B液以10滴/min滴入不断搅拌的A液中，完成后，在40℃条件下保温60min后，过滤、洗涤，滤液用5％HCl检测无白色沉淀，膏体在90℃下烘干，研磨得到层状载银磷酸锆粉末。
测定层状载银磷酸锆粉末固相含银量为2.0％；层状载银磷酸锆粉末对大肠杆菌的抗菌率为……，对金黄色葡萄球菌的抗菌率为……。
实施例2
一种层状载银磷化锆粉末的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、取47gα-ZrP加入500ml烧杯中，将100g纯水加入烧杯，在60℃下搅拌30min。
步骤二、在35ml纯水中加入4.72g硝酸银，溶解后加入12.8g的质量浓度为25％氨水，可见溶液由棕色转为透明。
步骤三、将B液以40滴/min滴入不断搅拌的A液中，完成后，在60℃条件下保温120min后，过滤、洗涤，滤液用5％HCl检测无白色沉淀，膏体在80℃下烘干，研磨得到层状载银磷酸锆粉末。
测定层状载银磷酸锆粉末固相含银量为6.0％；层状载银磷酸锆粉末对大肠杆菌的抗菌率为……，对金黄色葡萄球菌的抗菌率为……。
实施例3
一种层状载银磷化锆粉末的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、取49.5gα-ZrP加入500ml烧杯中，将150g纯水加入烧杯，在50℃下搅拌30min。
步骤二、在5ml纯水中加入0.79g硝酸银，溶解后加入4.5g的质量浓度为25％氨水，可见溶液由棕色转为透明。
步骤三、将B液以30滴/min滴入不断搅拌的A液中，完成后，在50℃条件下保温70min后，过滤、洗涤，滤液用5％HCl检测无白色沉淀，膏体在90℃下烘干，研磨得到层状载银磷酸锆粉末。
测定层状载银磷酸锆粉末含银量为1.0％；层状载银磷酸锆粉末对大肠杆菌的抗菌率为……，对金黄色葡萄球菌的抗菌率为……。
实施例4
一种层状载银磷化锆粉末的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、取92gα-ZrP加入500ml烧杯中，将200g纯水加入烧杯，在40℃下搅拌30min。
步骤二、在72ml纯水中加入12.60g硝酸银，溶解后加入33.5g的质量浓度为25％氨水，可见溶液由棕色转为透明。
步骤三、将B液以40滴/min滴入不断搅拌的A液中，完成后，在40℃条件下保温60min后，过滤、洗涤，滤液用5％HCl检测无白色沉淀，膏体在90℃下烘干，研磨得到层状载银磷酸锆粉末。
测定层状载银磷酸锆粉末含银量为8.0％；层状载银磷酸锆粉末对大肠杆菌的抗菌率为……，对金黄色葡萄球菌的抗菌率为……。
实施例5
一种层状载银磷化锆粉末的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、取80gα-ZrP加入500ml烧杯中，将200g纯水加入烧杯，在45℃下搅拌30min。
步骤二、在72ml纯水中加入8.92g醋酸银，溶解后加入40.2g的质量浓度为25％氨水，可见溶液由棕色转为透明。
步骤三、将B液以60滴/min滴入不断搅拌的A液中，完成后，在50℃条件下保温60min后，过滤、洗涤，滤液用5％HCl检测无白色沉淀，膏体在80℃下烘干，研磨得到层状载银磷酸锆粉末。
测定层状载银磷酸锆粉末含银量为6.3％；层状载银磷酸锆粉末对大肠杆菌的抗菌率为……，对金黄色葡萄球菌的抗菌率为……。
实施例6
一种层状载银磷化锆粉末的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、取60gα-ZrP加入500ml烧杯中，将200g纯水加入烧杯，在60℃下搅拌30min。
步骤二、在5ml纯水中加入0.68g醋酸银，溶解后加入43.0g的质量浓度为25％氨水，可见溶液由棕色转为透明。
步骤三、将B液以30滴/min滴入不断搅拌的A液中，完成后，在50℃条件下保温70min后，过滤、洗涤，滤液用5％HCl检测无白色沉淀，膏体在90℃下烘干，研磨得到层状载银磷酸锆粉末。
测定层状载银磷酸锆粉末含银量为0.7％；层状载银磷酸锆粉末对大肠杆菌的抗菌率为……，对金黄色葡萄球菌的抗菌率为……。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (9)
1.一种层状载银磷化锆粉末的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、将层状磷化锆与纯化水按照质量比为1：(2-10)配制为磷化锆分散液，将磷化锆分散液在25-80℃下搅拌30-60min，制得A液待用；
步骤二、将银盐与纯化配制得到质量浓度为9.8-10.2％的银盐溶液，向银盐溶液中滴加氨水使得溶液从棕色变为透明，制得B液待用；
步骤三、按照银元素和磷化锆的摩尔比为1：(10-80)准备A液和B液，将B液滴加至A液中，滴加过程不断搅拌，滴加完成后在40-60℃下保温至少60min，过滤除去滤液，将膏体物质用纯化水洗涤，将膏体烘干，研磨得到层状载银磷酸锆粉末。
2.根据权利要求1所述的一种层状载银磷化锆粉末的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、将层状磷化锆与纯化水按照1：2.17配制为磷化锆分散液，将磷化锆分散液在40℃下搅拌30min，制得A液待用；
步骤二、将银盐与纯化配制得到质量浓度为10.0％的银盐溶液，向银盐溶液中滴加氨水使得溶液从棕色变为透明，制得B液待用；
步骤三、按照银元素和磷化锆的摩尔比为1：10.1准备A液和B液，将B液滴加至A液中，滴加过程不断搅拌，滴加完成后在40℃下保温60min，过滤除去滤液，将膏体物质用纯化水洗涤，将膏体烘干，研磨得到层状载银磷酸锆粉末。
3.根据权利要求1或2所述的一种层状载银磷化锆粉末的制备方法，其特征在于，所述层状磷化锆为α-ZrP。
4.根据权利要求3任一项所述的一种层状载银磷化锆粉末的制备方法，其特征在于，所述磷化锆的纯度≥97％。
5.根据权利要求1或2所述的一种层状载银磷化锆粉末的制备方法，其特征在于，所述银盐为醋酸银或硝酸银。
6.根据权利要求5所述的一种层状载银磷化锆粉末的制备方法，其特征在于，所述醋酸银的纯度≥98％；所述硝酸银的纯度≥97％。
7.根据权利要求1或2所述的一种层状载银磷化锆粉末的制备方法，其特征在于，所述步骤二中氨水的摩尔量为磷化锆摩尔数的0.2-1..0倍。
8.根据权利要求1或2所述的一种层状载银磷化锆粉末的制备方法，其特征在于，所述步骤三中滴加速度为10-60滴/min。
9.根据权利要求1或2所述的一种层状载银磷化锆粉末的制备方法，其特征在于，所述步骤三中烘干温度为85-95℃。
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| CN1640263A (zh) * | 2004-01-17 | 2005-07-20 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种制备层状磷酸锆载银粉末的方法 |
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