專利名稱：一種納米氧化銅抗菌劑的制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于無機材料領域，具體涉及一種納米材料的制備方法，特別涉及板塊狀結構 的、高效的納米氧化銅抗菌劑的制備方法。
技術背景氧化銅是一種用途廣泛的多功能精細無機材料，具有獨特的電、磁、催化等特性，在 催化、印染、玻璃、陶瓷、醫(yī)藥等領域的應用己有多年的歷史。當氧化銅的顆粒尺度減小 到納米級，將會使它的性質(zhì)更為獨特，應用也將更為廣泛。由于納米材料的制備方法將影 響到材料的微觀結構，進而直接影響到材料的性質(zhì)。因此，不同的制備方法被不斷研究開 發(fā)，以期獲得理想結構和特殊性能的納米材料。常見的納米氧化銅的制備方法有沉淀法、 固相合成法、水熱法、電化學沉積法等。但通常這些合成方法需要的時間較長、能源消耗 較高、納米氧化銅的抗菌性能較低。 發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種綠色環(huán)保、合成方法簡單，原料廉價，成本低， 可獲得板塊狀結構的高效納米氧化銅抗菌劑的制備方法。 發(fā)明綜述本發(fā)明采用微波輔助方法先制備出前驅(qū)物，然后在適當溫度下進行焙燒，獲得具有板 塊狀結構的納米氧化銅，并將納米氧化銅粉體進行抑菌圈抗菌性能測試。發(fā)現(xiàn)具有這種特 殊板塊狀結構的納米氧化銅對金黃色葡萄球菌和枯草桿菌均具有較好的抗菌作用。本發(fā)明 方法具有清潔、高效、能耗低、污染小，在有限的時間內(nèi)能夠合成純度高、分布均勻的納 米材料等特點，開辟了納米材料合成的新領域。發(fā)明詳述一種納米氧化銅抗菌劑的制備方法，其特征在于，采用微波輔助方法，具體包括以下 步驟1) 分別配制硝酸銅、尿素的去離子水溶液，硝酸銅溶液濃度為0. 1M，尿素溶液濃度為 0. 4 0. 6M;2) 取等體積的上述硝酸銅溶液和尿素溶液于三頸燒瓶中，將三頸燒瓶置于微波爐內(nèi)， 磁力攪拌下，設置功率300 900W、 50 100。C條件下反應15 60min，得到綠色混濁液；3) 將步驟2)獲得的混濁液進行離心分離，分離得到的固體依次用去離子水和無水乙 醇分別洗滌1 4次，然后置于80'C的恒溫干燥箱內(nèi)烘干2h，制得堿式碳酸銅前驅(qū)物；4) 將步驟3)獲得的堿式碳酸銅前驅(qū)物放入馬弗爐內(nèi)，在350 60(TC條件下焙燒1. 5 4.5h后，得到黑色納米氧化銅粉體。所述步驟2)中，微波爐的功率優(yōu)選400 700W、反應溫度優(yōu)選60 9(TC，反應時間優(yōu) 選15 20min。所述步驟(4)中，堿式碳酸銅前驅(qū)物在馬弗爐內(nèi)焙燒2 3h。 所述步驟(4)中，堿式碳酸銅前驅(qū)物在馬弗爐內(nèi)焙燒2h。整個反應過程的化學反應式可表示如下CO (NH2)2 + H20 — 2NH3 + C02 2Cu(N03)2 + 4NH3 + 3H20 + C02 — CuC03 Cu(0H)2 I + 4NH萬 C線 Cu (OH) 2 — 2CuO + C02 + H20 微波是一種高頻非電離電磁波。在微波場中加熱進行化學反應，反應器內(nèi)部受熱均勻， 加熱速度快，導致反應分子快速成核生長，最終獲得結構獨特的納米材料。在本發(fā)明所述不同的濃度、反應溫度及功率等條件下,均能得到板塊狀結構的納米氧化 銅粉體。本發(fā)明方法制備的納米氧化銅產(chǎn)品為黑色粉體，屬于單斜晶系，結晶度高。通過X射 線粉末衍射分析(XRD)，根據(jù)Scherrer公式計算可知，其平均粒徑大約為32nm;該計算 結果與透射電鏡(TEM)觀察的結果基本一致；通過掃描電鏡(SEM)觀察到納米氧化銅顆粒聚 集，形成厚度大約為lOOnm的板塊狀結構；比表面積大約為30m7g，純度高，產(chǎn)品質(zhì)量好。采用抑菌圈抗菌活性實驗方法對產(chǎn)品的抗菌性能進行評價，如果抑菌圈直徑大于7mm 就判定有抑菌作用。本方法合成的納米氧化銅產(chǎn)品對金黃色葡萄球菌和枯草桿菌的抑菌圈 直徑可達到18 21nm，說明產(chǎn)品的抗菌效果好，有推廣應用的前景。本發(fā)明的優(yōu)良效果如下(1) 原料可以直接從市場上購買，價格便宜，成本低。(2) 合成反應在微波爐內(nèi)進行，設備簡單，反應時間較短，效率高，功耗低，節(jié)約能源。(3) 該方法獲得的納米氧化銅具有特殊的板塊狀結構，產(chǎn)品純度高。對常見的金黃色葡 萄球菌和枯草桿菌均具有較好的抗菌作用。另外，這種特殊的結構使它更加易于摻入塑料、 合成纖維、顏料、黏合劑和涂料中，具有產(chǎn)品商業(yè)化的應用前景。


圖1是本發(fā)明制備的納米氧化銅的XRD譜圖；縱坐標是強度,任意單位；橫坐標是2 9 ， 單位度。圖2是本發(fā)明制備的納米氧化銅的TEM照片；圖3是本發(fā)明制備的納米氧化銅的SEM照片；圖4是本發(fā)明制備的納米氧化銅對金黃色葡萄球菌的抑菌圈抗菌活性實驗照片；圖5是本發(fā)明制備的納米氧化銅對枯草桿菌的抑菌圈抗菌活性實驗照片。
具體實施方式
下面結合實施例對本發(fā)明做進一步說明，但不限于此。實施例h1) 稱取12.09克三水合硝酸銅、12.01克尿素，分別溶于500mL容量瓶去離子水中， 定容，搖勻待用。2) 用移液管分別移取25mL步驟1)的兩種溶液于lOOmL三頸燒瓶中，將三頸燒瓶置 于微波爐內(nèi)，磁力攪拌，400W的功率下反應20min，反應溫度為8(TC，得到綠色混濁液。3) 將步驟2)獲得的綠色混濁液離心分離，分離得到的固體用去離子水洗滌4次， 無水乙醇洗滌l次，在80'C烘箱內(nèi)烘干2h。得到堿式碳酸銅前驅(qū)物。實施例2:1) 稱取12.09克三水合硝酸銅、15.00克尿素，分別溶于500mL容量瓶去離子水中，， 定容，搖勻待用。2) 用移液管分別移取25mL步驟1)的兩種溶液于100mL三頸燒瓶中，將三頸燒瓶置 于微波爐內(nèi)，磁力攪拌，500W的功率下反應15min，反應溫度為9(TC，得到綠色混濁液。3) 將步驟2)獲得的綠色混濁液離心分離，分離得到的固體用去離子水洗滌4次， 無水乙醇洗滌l次，在80'C烘箱內(nèi)烘干2h。得到堿式碳酸銅前驅(qū)物。4) 將步驟3)得到的堿式碳酸銅前驅(qū)物置于35(TC馬弗爐中，焙燒2h后，得黑色納米 氧化銅產(chǎn)物。實施例3:1) 稱取12.09克三水合硝酸銅、18克尿素，分別溶于500mL容量瓶去離子水中，定 容，搖勻待用。2) 用移液管分別移取25mL步驟1)的兩種溶液于lOOmL三頸燒瓶中，將三頸燒瓶置 于微波爐內(nèi)，磁力攪拌，700W的功率下反應15min，反應溫度為6(TC，得到綠色混濁液。3) 將步驟2)獲得的綠色混濁液離心分離，分離得到的固體用去離子水洗滌4次， 無水乙醇洗滌l次，在8(TC烘箱內(nèi)烘干2h。得到堿式碳酸銅前驅(qū)物。4) 將步驟3)得到的堿式碳酸銅前驅(qū)物置于50(TC馬弗爐中，焙燒2h后，得黑色納米 氧化銅產(chǎn)物。
權利要求
1. 一種納米氧化銅抗菌劑的制備方法，其特征在于，采用微波輔助方法，具體包括以下步驟1)分別配制硝酸銅、尿素的去離子水溶液，硝酸銅溶液濃度為0.1M，尿素溶液濃度為0.4～0.6M；2)取等體積的上述硝酸銅溶液和尿素溶液于三頸燒瓶中，將三頸燒瓶置于微波爐內(nèi)，磁力攪拌下，設置功率300～900W、50～100℃條件下反應15～60min，得到綠色混濁液；3)將步驟2)獲得的混濁液進行離心分離，分離得到的固體依次用去離子水和無水乙醇分別洗滌1～4次，然后置于80℃的恒溫干燥箱內(nèi)烘干2h，制得堿式碳酸銅前驅(qū)物；4)將步驟3)獲得的堿式碳酸銅前驅(qū)物放入馬弗爐內(nèi)，在350～600℃條件下焙燒1.5～4.5h后，得到黑色納米氧化銅粉體。
2、 如權利要求1所述的一種納米氧化銅抗菌劑的制備方法，其特征在于，所述步驟2) 中，微波爐的功率優(yōu)選400 700W、反應溫度優(yōu)選60 9(TC,反應時間優(yōu)選15 20min。
3、 如權利要求1所述的一種納米氧化銅抗菌劑的制備方法，其特征在于，所述步驟4) 中，堿式碳酸銅前驅(qū)物在馬弗爐內(nèi)焙燒2 3h。
4、 如權利要求1所述的一種納米氧化銅抗菌劑的制備方法，其特征在于，所述步驟4) 中，堿式碳酸銅前驅(qū)物在馬弗爐內(nèi)焙燒2h。
全文摘要
本發(fā)明屬于無機材料領域，具體涉及一種納米氧化銅的制備方法。本發(fā)明采用微波輔助方法先制備出前驅(qū)物，然后在適當溫度下進行焙燒，獲得具有板塊狀結構的納米氧化銅，并將納米氧化銅粉體進行抑菌圈抗菌性能測試。發(fā)現(xiàn)具有這種特殊板塊狀結構的納米氧化銅對金黃色葡萄球菌和枯草桿菌均具有較好的抗菌作用。本發(fā)明方法具有清潔、高效、能耗低、污染小，在有限的時間內(nèi)能夠合成純度高、分布均勻的納米材料等特點，開辟了納米材料合成的新領域。
文檔編號C01G3/02GK101273723SQ20081001632
公開日2008年10月1日 申請日期2008年5月16日 優(yōu)先權日2008年5月16日
發(fā)明者商祥淑, 龐秋云, 景志紅, 楊志廣, 焦兆友, 王傳彩, 趙建平 申請人:曲阜師范大學