專利名稱：一種AgTiO2核殼結(jié)構(gòu)納米復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種AgTi02核殼結(jié)構(gòu)納米復(fù)合材料及其制備方法,屬于納米材料與光電技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
TiO2作為一種η型半導(dǎo)體氧化物材料，因具有安全性能好，合成成本低等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用在諸多領(lǐng)域。作為目前常用的一種光催化型抗菌劑，納米TiO2需要在一定光波段的輻照才能達(dá)到殺菌的效果；同時(shí)，納米TiO2材料在殺菌過程中必須有氧氣的存在。這些 條件極大限制了納米TiO2作為抗菌劑的推廣應(yīng)用。為了解決這個(gè)問題，目前最常用的方法是采用Ag等金屬離子對(duì)TiO2納米材料進(jìn)行摻雜改性。通過這種方法可以一方面擴(kuò)大TiO2的光譜響應(yīng)范圍，另一方面可抑制光生電子與空穴的復(fù)合，從而達(dá)到協(xié)同抗菌的效果。與目前通常采用的溶膠-凝膠法，化學(xué)還原法等AgTi02核殼納米復(fù)合材料的制備方法相比，水熱法工藝簡(jiǎn)單，以水作為反應(yīng)介質(zhì)，而且所制備的納米材料具有低缺陷密度，晶體形貌可控等優(yōu)點(diǎn)。然而，目前已報(bào)道的采用水熱法制備AgTi02核殼納米復(fù)合材料大部分是先制備均一穩(wěn)定的TiO2納米材料，然后通過后期工藝將Ag納米顆粒和TiO2納米顆粒進(jìn)行有效吸附結(jié)合，而后期處理工藝往往需要選擇添加適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)或無機(jī)添加劑，對(duì)工藝要求比較高。所以，尋找一種簡(jiǎn)單的工藝，采用一步水熱法簡(jiǎn)單制備AgTi02核殼納米復(fù)合材料是十分必要的，在此基礎(chǔ)上研究AgTi02核殼納米復(fù)合材料的抗菌性能，為其成為優(yōu)良的抗菌材料提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支撐。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題之一是提供一種AgTi02核殼結(jié)構(gòu)納米復(fù)合材料，具有優(yōu)異的抗菌性能特點(diǎn)。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的?！NAgTi02核殼結(jié)構(gòu)納米復(fù)合材料,包括TiO2核和納米銀顆粒,上述納米銀顆粒均勻的分布在TiO2核的外面，上述納米復(fù)合材料顆粒大小為1-2微米，上述納米銀顆粒大小為20-100納米。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題之二是提供一種制備上述AgTi02核殼結(jié)構(gòu)納米復(fù)合材料的方法，能夠使用一步水熱法簡(jiǎn)單制備AgTiO2核殼納米復(fù)合材料,避免了現(xiàn)有水熱制備工藝添加劑繁多、工業(yè)實(shí)現(xiàn)性較差的技術(shù)問題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是如下一種制備上述AgTi02核殼結(jié)構(gòu)納米復(fù)合材料的方法，包括如下步驟步驟①將15_20ml醇類溶劑加入到IOOml去離子水和5g草酸配置的澄清透明溶液中，上述溶劑為分子中碳原子為I 3的無水醇類溶劑，且沸點(diǎn)在100°C以下，進(jìn)行分散處理，加熱保溫2小時(shí)，溫度控制在50-70°C，自然冷卻至室溫，得到透明的醇水溶液；步驟②將15ml有機(jī)鈦化合物在快速分散處理的情況下，緩慢滴入叔丁醇和檸檬酸的混合溶液中，配制成溶液，其中叔丁醇和檸檬酸的體積比控制在13-40 ；步驟③在室溫條件下，將步驟①所配制的溶液以20-30滴/min的速度滴入步驟②溶液中，得到均勻透明的溶膠；步驟④在避光條件下，向步驟③的溶膠中緩慢加入10_15ml的O. ImolA^AAgNO3溶液，進(jìn)行分散處理，將溶液加入到IOOml水熱合成反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱反應(yīng)10-12h，填充度為70%，水熱 溫度為160-180。。；步驟⑤將步驟④的水熱合成反應(yīng)釜冷卻至室溫后，將反應(yīng)物離心取出沉淀，在80°C下真空干燥后，即得到AgTiO2核殼納米復(fù)合材料。進(jìn)一步地，上述步驟①中，醇類溶劑選自甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇中的一種。進(jìn)一步地，上述步驟②中，有機(jī)鈦化合物選自鈦酸丁酯、鈦酸四異丙酯中的一種。進(jìn)一步地，上述步驟①、②、④中的分散處理的方式均為機(jī)械攪拌10 30min、磁力攬祥10 30min、超聲分散5 lOmin、球磨5 lOmin、砂磨5 IOmin中的任意一種。進(jìn)一步地，上述步驟①中，上述加熱保溫的溫度控制優(yōu)選在60_65°C。進(jìn)一步地，上述步驟②中，上述叔丁醇和檸檬酸的體積比控制優(yōu)選在20-25。進(jìn)一步地，上述步驟④中，上述水熱反應(yīng)的水熱溫度優(yōu)選在170_175°C。本發(fā)明制備的AgTi02核殼納米復(fù)合材料用作為抗菌劑材料?？咕阅軐?shí)驗(yàn)選擇金黃色葡萄球菌、大腸桿菌作為實(shí)驗(yàn)用菌，按照日本國(guó)家工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JISZ 2801-2000，測(cè)試AgTi02核殼納米復(fù)合材料抗菌性能。本發(fā)明中AgTi02核殼納米復(fù)合材料的晶型結(jié)構(gòu)由X-射線衍射儀確定。所合成的納米復(fù)合材料的X-射線衍射圖譜具有銳鈦礦TiO2和Ag的特征衍射峰。場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡測(cè)試表明，水熱法制備的AgTi02核殼納米復(fù)合材料顆粒大小為1-2微米，納米銀顆粒均勻的分布在TiO2核的外面，顆粒大小約為20-100納米。本發(fā)明中制備的AgTi02核殼納米復(fù)合材料具有很好的抗菌性能。如表I所示測(cè)試結(jié)果表明，該納米復(fù)合材料抗菌劑在10小時(shí)作用時(shí)間內(nèi)對(duì)大腸桿菌的殺菌率達(dá)到了 95%以上，對(duì)金黃色葡萄球菌達(dá)到了 90%以上。表I :作用時(shí)間對(duì)AgTi02核殼納米復(fù)合材料抗菌劑殺菌率的影響

權(quán)利要求
1.一種AgTi02核殼結(jié)構(gòu)納米復(fù)合材料,其特征在于,包括TiO2核和納米銀顆粒,所述納米銀顆粒均勻的分布在TiO2核的外面，所述納米復(fù)合材料顆粒大小為1-2微米，所述納米銀顆粒大小為20-100納米。
2.一種制備如權(quán)利要求I所述的AgTi02核殼結(jié)構(gòu)納米復(fù)合材料的方法，其特征在于，包括如下步驟步驟①將15-20ml醇類溶劑加入到IOOml去離子水和5g草酸配置的澄清透明溶液中，所述溶劑為分子中碳原子為I 3的無水醇類溶劑，且沸點(diǎn)在100°C以下，進(jìn)行分散處理，加熱保溫2小時(shí)，溫度控制在50-70°C，自然冷卻至室溫，得到透明的醇水溶液；步驟②將15ml有機(jī)鈦化合物在快速分散處理的情況下，緩慢滴入叔丁醇和檸檬酸的混合溶液中，配制成溶液，其中叔丁醇和檸檬酸的體積比控制在13-40 ；步驟③在室溫條件下，將步驟①所配制的溶液以20-30滴/min的速度滴入步驟②溶液中，得到均勻透明的溶膠；步驟④在避光條件下，向步驟③的溶膠中緩慢加入10-15ml的O. lmol/L的AgNO3溶液，進(jìn)行分散處理，將溶液加入到IOOml水熱合成反應(yīng)爸中進(jìn)行水熱反應(yīng)10-12h,填充度為70%，水熱溫度為160-180°C ；步驟⑤將步驟④的水熱合成反應(yīng)釜冷卻至室溫后，將反應(yīng)物離心取出沉淀，在80°C下真空干燥后，即得到AgTiO2核殼納米復(fù)合材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟①中，醇類溶劑選自甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟②中，有機(jī)鈦化合物選自鈦酸丁酯、鈦酸四異丙酯中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟①、②、④中的分散處理的方式均為機(jī)械攪拌10 30min、磁力攪拌10 30min、超聲分散5 lOmin、球磨5 lOmin、砂磨5 IOmin中的任意一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟①中，所述加熱保溫的溫度控制優(yōu)選在60-65 °C。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟②中，所述叔丁醇和檸檬酸的體積比控制優(yōu)選在20-25。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述步驟④中，所述水熱反應(yīng)的水熱溫度優(yōu)選在170-175°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種AgTiO2核殼結(jié)構(gòu)納米復(fù)合材料，包括TiO2核和納米銀顆粒，上述納米銀顆粒均勻的分布在TiO2核的外面，上述納米復(fù)合材料顆粒大小為1-2微米，上述納米銀顆粒大小為20-100納米。本發(fā)明同時(shí)又公開了一種制備上述AgTiO2核殼結(jié)構(gòu)納米復(fù)合材料的方法。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，提供了具有優(yōu)異的抗菌性能特點(diǎn)的納米復(fù)合材料；能夠使用一步水熱法簡(jiǎn)單制備AgTiO2核殼納米復(fù)合材料，避免了現(xiàn)有水熱制備工藝添加劑繁多、工業(yè)實(shí)現(xiàn)性較差的技術(shù)問題。
文檔編號(hào)A01N59/16GK102630706SQ201210103950
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月11日
發(fā)明者徐勇, 徐進(jìn), 王海 申請(qǐng)人:宣城晶瑞新材料有限公司