專利名稱：一種載銀鈦酸鹽磷酸鋯復(fù)合納米材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鈦酸鹽磷酸鋯復(fù)合納米材料的制備方法，特別是涉及一種載銀鈦酸鹽磷酸鋯復(fù)合納米材料的制備方法，屬于無(wú)機(jī)納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
層狀鈦酸鹽是寬禁帶半導(dǎo)體材料，因其獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)，比表面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于二氧化鈦納米材料，具有極高的離子交換、傳輸和吸附能力，并且在離子交換時(shí)能夠保持良好的穩(wěn)定性。因此可用于鋰離子電池，催化氧化，離子吸附，抗菌涂料，安培電流計(jì)，隔熱材料等等方面，因而受到了人們?nèi)找鎻V泛的關(guān) 注。而納米銀可殺死與其接觸的多達(dá)650余種革蘭氏陽(yáng)性菌、革蘭氏陰性菌、真菌、霉菌等且不會(huì)產(chǎn)生抗藥性，能夠賦予各種抗菌產(chǎn)品極佳的抗菌效果。然而，目前的銀系抗菌納米粉體在實(shí)際應(yīng)用中，其最主要的問(wèn)題就是銀有效成分從材料的顆粒內(nèi)部向表面的過(guò)度遷移，導(dǎo)致抗菌產(chǎn)品出現(xiàn)變色問(wèn)題。如果利用上述層狀鈦酸鹽的種種優(yōu)勢(shì)，采用離子交換的方法，將銀離子引入鈦酸鹽的層間，可以獲得較為穩(wěn)定的、兼?zhèn)浼{米銀和鈦酸鹽多種功能的復(fù)合材料。然而，該材料雖然能夠大幅度提高納米銀的穩(wěn)定性和抗色變性能。但是，在潮濕的環(huán)境下，其抗色變的能力依然面臨著極大的挑戰(zhàn)。而傳統(tǒng)的制備銀系抗菌劑，是采用磷酸鋯或者硅酸鹽等無(wú)機(jī)鹽作為載體，將納米銀負(fù)載在載體的晶體結(jié)構(gòu)中，通過(guò)高溫焙燒，形成穩(wěn)定的復(fù)合體系。因此，若能將銀離子插層的鈦酸鹽材料與傳統(tǒng)的銀系抗菌劑制備工藝相結(jié)合，顯著地控制有效成分釋放速率，并能夠延緩或阻止銀有效成分向顆粒表面的過(guò)度遷移，保證了材料的穩(wěn)定性，賦予材料除抗菌性能以外的其它優(yōu)良性能，大大提高了材料的抗色變性能與可應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種載銀鈦酸鹽磷酸鋯復(fù)合納米材料的制備方法。一種載銀鈦酸鹽磷酸鋯復(fù)合納米材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟
(1)將鈦酸鹽粉體加入到去離子水中，攪拌均勻，然后加入磷酸，并用氨水調(diào)節(jié)溶液的PH為2 4 ;之后在避光條件下加入硝酸銀，攪拌溶解并在避光條件下持續(xù)攪拌6 24小時(shí)；
(2)避光攪拌結(jié)束后，將鋯鹽的水溶液加入到前者溶液中，繼續(xù)避光攪拌2 8小時(shí)；反應(yīng)結(jié)束后，用去離子水洗滌沉淀物，直到洗滌液的PH呈中性，然后進(jìn)行干燥處理。(3)將干燥處理之后的粉體材料在500 1200°C焙燒處理，得到載銀鈦酸鹽磷酸鋯復(fù)合納米材料。步驟(I)中所述的鈦酸鹽粉體為鈦酸鈉粉體、鈦酸鉀粉體中的一種或其組合。步驟(I)中所述加入的鈦酸鹽質(zhì)量與其加入到的去離子水體積之比為O. 5克/100暈升 5克/100暈升。
步驟(I)中所述的磷酸加入體積與反應(yīng)溶液總體積比為2毫升/100毫升 20毫升/100暈升。步驟(I)中所述加入硝酸銀的質(zhì)量與加入鈦酸鹽質(zhì)量之比為O. 01 10 O. 5 :10ο步驟(2)中所述加入的鋯鹽為硝酸鋯、氯氧化鋯、碳酸鋯中的一種或其組合。步驟(2)中所述加入鋯鹽的質(zhì)量與鈦酸鹽質(zhì)量之比為1: 10 20 :10。步驟(2)中所述加入鋯鹽的質(zhì)量與溶解鋯鹽的去離子水體積之比為I克/100毫升 10克/100毫升。通過(guò)上述制備方法得到的載銀鈦酸鹽磷酸鋯復(fù)合納米材料，為納米線堆積成的樹(shù)枝狀或網(wǎng)狀形貌。納米線的直徑約3 10納米，長(zhǎng)度在8(Γ500納米之間，相互搭疊在一起。粒徑大約為Γ4納米的銀顆粒，散布在納米線表面。本方法中所采用的鈦酸鹽具有層狀結(jié) 構(gòu)，層間的離子具有可交換性。在制備過(guò)程中，首先采用離子交換法，將銀離子引入鈦酸鹽的層間，然后在鈦酸鹽表面沉積磷酸鋯，對(duì)載銀鈦酸鹽進(jìn)行保護(hù)，提高了產(chǎn)物的穩(wěn)定性和抗色變性能。然后在高溫焙燒處理的過(guò)程中，獲得目標(biāo)產(chǎn)物載銀鈦酸鹽磷酸鋯復(fù)合納米材料。該制備方法工藝可操作性強(qiáng)，參數(shù)可調(diào)范圍寬，成本低，容易大規(guī)模生產(chǎn)。通過(guò)上述制備方法得到的載銀鈦酸鹽磷酸鋯復(fù)合納米材料，具有較高的穩(wěn)定性，不易產(chǎn)生色變，可廣泛用于環(huán)保、抗菌等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。


圖1 :由實(shí)施例2制得的載銀鈦酸鹽磷酸鋯復(fù)合納米材料的透射電鏡照片。圖2 :由實(shí)施例2制得的載銀鈦酸鹽磷酸鋯復(fù)合納米材料的高分辨透射電鏡照片。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述，其目的僅在于更好理解本發(fā)明的內(nèi)容。因此，所舉之例并不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例1 :
將2克鈦酸鉀粉體加入到100毫升去離子水中，攪拌均勻。加入6毫升磷酸，并用氨水調(diào)節(jié)溶液的PH到2。之后在避光條件下加入O. 08克硝酸銀，攪拌溶解。然后避光攪拌30小時(shí)。同時(shí)，將O. 8克八水合氯氧化鋯加入到20毫升去離子水中，攪拌溶解。在避光攪拌結(jié)束后，將氯氧化鋯溶液加入到前者溶液中，繼續(xù)避光攪拌8小時(shí)。攪拌結(jié)束后，用去離子水洗滌沉淀物，直到洗滌液的PH呈中性，然后進(jìn)行干燥處理。之后在800度下焙燒2小時(shí)，得到目標(biāo)物載銀鈦酸鹽磷酸鋯復(fù)合納米材料。所制得載銀鈦酸鹽磷酸鋯復(fù)合納米材料，為納米線堆積成的樹(shù)枝狀形貌。納米線的直徑約8納米，長(zhǎng)度在150 300納米之間，相互搭疊在一起。粒徑大約為3 4納米的銀顆粒，散布在納米線表面。實(shí)施例2:
將2克鈦酸鈉粉體加入到100毫升去離子水中，攪拌均勻。加入5毫升磷酸，并用氨水調(diào)節(jié)溶液的PH到3。之后加入O. 04克硝酸銀，攪拌溶解。然后避光攪拌24小時(shí)。同時(shí)，將1. O克五水合硝酸鋯加入到30毫升去離子水中，攪拌溶解。在避光攪拌結(jié)束后，將硝酸鋯溶液加入到前者溶液中，繼續(xù)避光攪拌6小時(shí)。攪拌結(jié)束后，用去離子水洗滌沉淀物，直到洗滌液的PH呈中性，然后進(jìn)行干燥處理。之后在600度下焙燒3小時(shí)，得到目標(biāo)物載銀鈦酸鹽磷酸鋯復(fù)合納米材料。所制得載銀鈦酸鹽磷酸鋯復(fù)合納米材料，為納米線堆積成的樹(shù)枝狀或網(wǎng)狀形貌。納米線的直徑約4納米，長(zhǎng)度在80 200納米之間，相互搭疊在一起。粒徑大約為2 3納米的銀顆粒，散布在納米線表面。實(shí)施例3
將5克鈦酸鉀粉體加入到200毫升去離子水中，攪拌均勻。加入10毫升磷酸，并用氨水調(diào)節(jié)溶液的PH到2。之后在避光條件下加入O. 2克硝酸銀，攪拌溶解。然后避光攪拌36小時(shí)。同時(shí)，將1. 5克碳酸鋯加入到30毫升去離子水中，攪拌溶解。在避光攪拌結(jié)束后，將碳酸鋯溶液加入到前者溶液中，繼續(xù)避光攪拌5小時(shí)。攪拌結(jié)束后，用去離子水洗滌沉淀物，直到洗滌液的PH呈中性，然后進(jìn)行干燥處理。之后在900度下焙燒2小時(shí)，得到目標(biāo)物載銀鈦酸鹽磷酸鋯復(fù)合納米材料。 所制得載銀鈦酸鹽磷酸鋯復(fù)合納米材料，為納米線堆積成的樹(shù)枝狀形貌。納米線的直徑約9納米，長(zhǎng)度在200 300納米之間，相互搭疊在一起。粒徑大約為3 4納米的銀顆粒，散布在納米線表面。實(shí)施例4
將12克鈦酸鈉粉體加入到500毫升去離子水中，攪拌均勻。加入20毫升磷酸，并用氨水調(diào)節(jié)溶液的PH到4。之后在避光條件下加入O. 5克硝酸銀，攪拌溶解。然后避光攪拌18小時(shí)。同時(shí)，將3克八水合氯氧化鋯加入到40毫升去離子水中，攪拌溶解。在避光攪拌結(jié)束后，將氯氧化鋯溶液加入到前者溶液中，繼續(xù)避光攪拌4小時(shí)。攪拌結(jié)束后，用去離子水洗滌沉淀物，直到洗滌液的PH呈中性，然后進(jìn)行干燥處理。之后在500度下焙燒4小時(shí)，得到目標(biāo)物載銀鈦酸鹽磷酸鋯復(fù)合納米材料。所制得載銀鈦酸鹽磷酸鋯復(fù)合納米材料，為納米線堆積成的樹(shù)枝狀或網(wǎng)狀形貌。納米線的直徑約3納米，長(zhǎng)度在80 180納米之間，相互搭疊在一起。粒徑大約為I 2納米的銀顆粒，散布在納米線表面。實(shí)施例5
將25克鈦酸鉀粉體加入到1000毫升去離子水中，攪拌均勻。加入40毫升磷酸，并用氨水調(diào)節(jié)溶液的PH到3。之后在避光條件下加入O. 8克硝酸銀，攪拌溶解。然后避光攪拌48小時(shí)。同時(shí)，將8克五水合硝酸鋯加入到100毫升去離子水中，攪拌溶解。在避光攪拌結(jié)束后，將硝酸鋯溶液加入到前者溶液中，繼續(xù)避光攪拌7小時(shí)。攪拌結(jié)束后，用去離子水洗滌沉淀物，直到洗滌液的PH呈中性，然后進(jìn)行干燥處理。之后在1000度下焙燒2小時(shí)，得到目標(biāo)物載銀鈦酸鹽磷酸鋯復(fù)合納米材料。所制得載銀鈦酸鹽磷酸鋯復(fù)合納米材料，為納米線堆積成的樹(shù)枝狀形貌。納米線的直徑約8納米，長(zhǎng)度在20(Γ500納米之間，相互搭疊在一起。粒徑大約為2 4納米的銀顆粒，散布在納米線表面。實(shí)施例6
將100克鈦酸鈉粉體加入到5000毫升去離子水中，攪拌均勻。加入200毫升磷酸，并用氨水調(diào)節(jié)溶液的PH到3. 5。之后在避光條件下加入3克硝酸銀，攪拌溶解。然后避光攪拌12小時(shí)。同時(shí)，將30克五水合硝酸鋯加入到500毫升去離子水中，攪拌溶解。在避光攪拌結(jié)束后，將硝酸鋯溶液加入到前者溶液中，繼續(xù)避光攪拌2小時(shí)。攪拌結(jié)束后，用去離子水洗滌沉淀物，直到洗滌液的PH呈中性，然后進(jìn)行干燥處理。之后在1200度下焙燒2小時(shí)，得到目標(biāo)物載銀鈦酸鹽磷酸鋯復(fù)合納米材料。所制得載銀鈦酸鹽磷酸鋯復(fù)合納米材料，為納米線堆積成的樹(shù)枝狀或網(wǎng)狀形貌。 納米線的直徑約6納米，長(zhǎng)度在150 300納米之間，相互搭疊在一起。粒徑大約為2 3納米的銀顆粒，散布在納米線表面。
權(quán)利要求
1.一種載銀鈦酸鹽磷酸鋯復(fù)合納米材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟(1)將鈦酸鹽粉體加入到去離子水中，攪拌均勻，然后加入磷酸，并用氨水調(diào)節(jié)溶液的PH為2 4 ;之后在避光條件下加入硝酸銀，攪拌溶解并在避光條件下持續(xù)攪拌6 24小時(shí)；(2)避光攪拌結(jié)束后，將鋯鹽的水溶液加入到前者溶液中，繼續(xù)避光攪拌2 8小時(shí)；反應(yīng)結(jié)束后，用去離子水洗滌沉淀物，直到洗滌液的PH呈中性，然后進(jìn)行干燥處理；(3)將干燥處理之后的粉體材料在500 1200°C焙燒處理，得到載銀鈦酸鹽磷酸鋯復(fù)合納米材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種載銀鈦酸鹽磷酸鋯復(fù)合納米材料的制備方法，其特征在于，步驟(I)中所述的鈦酸鹽粉體為鈦酸鈉粉體、鈦酸鉀粉體中的一種或其組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種載銀鈦酸鹽磷酸鋯復(fù)合納米材料的制備方法，其特征在于，步驟(I)中所述加入的鈦酸鹽質(zhì)量與其加入到的去離子水體積之比為O. 5克/100毫升 5克/100毫升。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種載銀鈦酸鹽磷酸鋯復(fù)合納米材料的制備方法，其特征在于，步驟(I)中所述的磷酸加入體積與反應(yīng)溶液總體積比為2毫升/100毫升 20毫升/100暈升。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種載銀鈦酸鹽磷酸鋯復(fù)合納米材料的制備方法，其特征在于,步驟(I)中所述加入硝酸銀的質(zhì)量與加入鈦酸鹽質(zhì)量之比為O. 01 10 O. 5 10o
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種載銀鈦酸鹽磷酸鋯復(fù)合納米材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述加入的鋯鹽為硝酸鋯、氯氧化鋯、碳酸鋯中的一種或其組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種載銀鈦酸鹽磷酸鋯復(fù)合納米材料的制備方法，其特征在于,步驟(2)中所述加入鋯鹽的質(zhì)量與鈦酸鹽質(zhì)量之比為1:10 20 10ο
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種載銀鈦酸鹽磷酸鋯復(fù)合納米材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中所述加入鋯鹽的質(zhì)量與溶解鋯鹽的去離子水體積之比為I克/100毫升 10克/100暈升。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種載銀鈦酸鹽磷酸鋯復(fù)合納米材料的制備方法。該方法首先將鈦酸鹽加入到去離子水中分散，加入磷酸并用氨水調(diào)節(jié)pH。分散均勻后加入硝酸銀，并在避光條件下攪拌處理6～24小時(shí)。之后，加入鋯鹽水溶液，并繼續(xù)在避光條件下攪拌2~8小時(shí)。攪拌結(jié)束后對(duì)沉淀產(chǎn)物洗滌干燥處理，并在500~1200攝氏度下焙燒，得到目標(biāo)物載銀鈦酸鹽磷酸鋯復(fù)合納米材料。該制備方法工藝和流程簡(jiǎn)便，參數(shù)可調(diào)范圍寬，可重復(fù)性強(qiáng)，成本低，容易大規(guī)模生產(chǎn)，是一種具備商業(yè)前景的制備方法。
文檔編號(hào)A01P1/00GK103004877SQ20121053620
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月13日
發(fā)明者趙斌, 陳超, 林琳, 曾琦琪, 何丹農(nóng) 申請(qǐng)人:上海納米技術(shù)及應(yīng)用國(guó)家工程研究中心有限公司