專利名稱：制備銀納米抗菌材料的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種抗菌材料的制備方法，尤其涉及一種制備4艮納米抗菌材 料的方法。
背景技術：
無機抗菌材料主要分為三類。第一類為光催化型無機抗菌材料，如Ti02、 Zr02、 V203、 ZnO、 CdS、 Se02、 GaP、 SiC等。它們在光照條件下會產(chǎn)生導電 電子和價帶空穴，空穴對電子有吸引作用，具有氧化能力，以及很強的反應 活性，可與表面吸附的H20或0H離子發(fā)生反應，形成具有強氧化性的羥基， 借助羥基的強氧化性去殺死細胞，而且可穿透細胞膜、破壞膜結構、降解細 胞產(chǎn)生的毒素。第二類為金屬離子金屬氧化物型無機抗菌材料。這類材料主 要是銀離子。銀型無機抗菌材料的抗菌作用機理具有兩種解釋， 一是銀離子 的緩釋殺菌抗菌機理，二是活性氧殺菌機理。銀離子緩釋殺菌抗菌機理是指 在其使用過程中，抗菌劑緩慢釋放出Ag+，因為Ag+在很低濃度下能破壞細菌 細胞膜或強烈地吸引細菌體中酶蛋白的疏基，并迅速結合在一起降低細胞原 生質(zhì)活性酶的活性，具有抗菌作用。因而通過緩釋Ag+，無機抗菌材料可發(fā) 揮持久的抗菌效果。銀離子的活性氧抗菌機理表明高氧化態(tài)銀的還原性極 高，在光的作用下，抗菌劑和水或空氣作用，生成的活性氧0-2和xOH,具 有很強的氧化還原作用。第三類為稀土激活光催化復合型無機抗菌材料。將 納米復合稀土抗菌材料加在釉料配方中，稀土元素可將水氧化成有強氧化能 力的活性自由基和負氧離子，當與細菌細胞膜發(fā)生作用時，可達到殺滅細菌 的目的。
目前，無機抗菌材料也已經(jīng)在許多領域得到應用，如抗菌尼龍牙刷、聚
乙烯砧板、食品包裝薄膜、聚丙烯編織袋、餐飲具、電水箱內(nèi)膽、洗衣機波 輪等，并且，仍在不斷擴大應用范圍，如衛(wèi)生巾、農(nóng)用吸水樹脂、餐飲具、 藥品包裝材料、農(nóng)用地膜、食品貨架和周轉(zhuǎn)箱、手機和傳呼機外殼、電話機 殼和按鍵、洗碗機、加濕器、玩具教具、注射器和輸液管、養(yǎng)殖網(wǎng)、桌椅扶 手等。銀是已知最古老的抗微生物試劑之一。銀型抗菌材料對加工工藝沒有 特殊要求，可廣泛應用于塑料、陶瓷、纖維等產(chǎn)品中。
隨著納米技術的發(fā)展，近年來出現(xiàn)了納米層狀銀型無機抗菌材料，即銀 納米抗菌材料。這種抗菌材料在水中呈中性，不溶于水和有機溶劑，耐酸、 耐鹽和弱堿，對熱和光穩(wěn)定性好，也是靠接觸反應破壞微生物活性的，其抗
菌成分為銀離子，抗菌效果持久；同時，在光的作用下，銀離子能起到催化
活性中心的作用，激活水和空氣中的氧，產(chǎn)生活性氧離子，而活性氧離子具 有很強的氧化能力，能在短時間內(nèi)破壞細菌的增殖能力，致使細胞死亡，從 而達到抗菌目的。
現(xiàn)有技術中，銀納米抗菌材料的制備方法都是在沸石、通草、藻類等多
孔材料中吸附制得，如公開號為CN1395829、 CN1279825C的專利文件提供的 制備方法，其制得的銀納米大多為粉末形態(tài)，高溫不穩(wěn)定，易氧化，易變色。 另公開號為CN1267006C的專利文件公布了一種用共沉淀法制備納米銀氟磷 灰石，通過高溫煅燒增強載銀效果的抗菌材料。但制備過程也需要1000度高 溫燒結?，F(xiàn)有技術存在的問題是這些方法工藝復雜，且通過這些方法制備 的銀納米抗菌材料中銀納米結構都為無定形結構。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種制備銀納米抗菌材料的方法，以簡單、快速 制備結構規(guī)整的銀納米抗菌材料。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種制備銀納米抗菌材料的方法，包
括
用鋁鹽溶液對基底進行預處理；
將經(jīng)過預處理的所述基底浸于制備的銀鏡反應液；
取出所述基底。
本方案通過在基底表面制備鋁離子膜，使得基底上覆蓋有鋁離子，并 通過銀鏡反應在銀氨溶液中生成氫氧化鋁，改變銀不同晶面的生長速度， 從而誘導了片狀銀納米片結構生長，在短時間內(nèi)完成了銀納米片的制備，工 藝簡單；并且由于較長的納米片具有生長優(yōu)勢，使得到的納米片結構得到 保持，保證了銀納米抗菌材料中銀納米結構規(guī)整。
下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。


圖1為本發(fā)明制備銀納米抗菌材料的方法實施例一的流程圖； 圖2為本發(fā)明制^4艮納米抗菌材料的方法實施例二的流程圖； 圖3為本發(fā)明制備銀納米抗菌材料的方法實施例三的流程圖； 圖4為本發(fā)明制名4艮納米抗菌材料的方法實施例四的流程圖； 圖5為本發(fā)明制名4艮納米抗菌材料的方法實施例五的流程圖。
具體實施例方式
基底可為鋁、銅、鐵、鋁合金、不銹鋼等金屬制品，也可為有機玻璃等 非金屬制品，通過在基底表面上制備鋁離子膜，在參與銀鏡反應時改變銀的 不同晶面的生長速度，從而誘導片狀銀納米片結構生長，由于較長的納米 片具有生長優(yōu)勢，使得到的納米片結構得到保持。當基底中含鋁金屬時， 可使用酸性溶液對基底表面進行處理，生成鋁離子膜；當基底中不含鋁金 屬時，可首先在基底表面設置一層鋁，然后再用酸性溶液進行處理，在基 底表面生成鋁離子膜。其中，酸性溶液可為鹽酸、硝酸等，濃度以 0. 005mol/L至5mol/L為最佳。酸性溶液對鋁片、鋁合金或鋁膜的處理時
間因酸性溶液的濃度的不同而有所變化， 一般為2秒鐘以上。當酸性溶液
濃度較高時，處理時間相對較短；當酸性溶液濃度較低時，處理時間可長 達1小時以上。由于銀鏡反應速度較快，表面制備有鋁離子膜的基底與銀 鏡反應液的反應時間以2秒鐘至IO分鐘為最佳。
圖1為本發(fā)明制備銀納米抗菌材料的方法實施例一的流程圖，以鋁為基 底制備銀納米抗菌材料為例，具體包括
步驟IOI、由于裝銀氨溶液的杯子口不大，為實驗方便，取lcmxicm 的純鋁片一片；
步驟102、用1. Omol/L的鹽酸對鋁片進行處理將鋁片在鹽酸中浸泡 近1分鐘，為了避免鹽酸對制備銀納米造成不良影響，可進一步用去離子 水對取出的鋁片進行清洗，洗凈鋁片表面殘留的鹽酸。
步驟103、將經(jīng)過去離子水清洗的鋁片浸于銀鏡反應液。首先制備銀 鏡反應液取20ml 0. 12mol/L的硝酸銀溶液，用1. lmol/L的氨水滴定至 沉淀消失。取30mL 0. 56mol/L的葡萄糖溶液加入到上述新制的銀氨溶液 中，制得銀鏡反應液。制備銀鏡反應液可在處理鋁片同時進行，以節(jié)約時 間。硝酸銀溶液、氨水及葡萄糖溶液的濃度不限于上述給出的值，由于太 稀了反應慢，太濃了浪費，可根據(jù)普通銀鏡反應的濃度進行配置。
葡萄糖溶液加入4艮氨溶液后，立即將處理后的鋁片浸于該反應液，具體 可以將該鋁片局部浸入銀鏡反應液，基將鋁片需要制備銀納米的一面朝下浸 入反應液液面靜置，鋁片朝上的一面就不會浸泡到銀鏡反應液，如浸泡到了 反應液，也會發(fā)生銀鏡反應，產(chǎn)生銀納米顆粒，但效果并不太好；如果鋁片 表面都需要制備銀納米，也可以將鋁片整個浸入銀鏡反應液靜置。本實施例 中，在室溫下將鋁片整體或局部在銀鏡反應液中靜置2分鐘，反應結束后， 盛反應液的容器壁上有銀鏡生成，鋁片上有銀納米生成。
步驟104、取出鋁片，用去離子水洗凈鋁片上殘留的反應液，將鋁片放 入真空烘箱中干燥，或通過自然風干進行干燥處理，只是自然風干速度較慢。
鋁片表面變成棕灰色。鋁片表面有很多納米片結構，并堆積在一起。
圖2為本發(fā)明制名^艮納米抗菌材料的方法實施例二的流程圖，以鋁合金
如6063為基底制備銀納米抗菌材料為例，具體包括 步驟201、取lcmx lcm的鋁合金(6063 )片一片；
步驟202、用0. 005mol/L的鹽酸對鋁合金片進行處理將鋁合金片在 鹽酸中浸泡近l分鐘，用去離子水對取出的鋁合金片進行清洗，洗凈鋁合 金片表面殘留的鹽酸。
步驟203、將鋁合金片浸于制備的銀鏡反應液液面。首先制備銀鏡反應 液取20ml 0. 12mol/L的硝酸銀溶液，用1. lmol/L的氨水滴定至沉淀消失。 取30mL 0. 56mol/L的葡萄糖溶液加入到上述新制的^^氨溶液中，制得銀鏡反 應液。制備銀鏡反應液同樣可在處理鋁合金片同時進行，以節(jié)約時間。
葡萄糖溶液加入銀氨溶液后，立即將清洗后的鋁合金片浸于反應液。在 室溫下靜置30秒鐘后結束，容器壁上有銀鏡生成，有鋁合金片上有^l艮納米生 成。
步驟204、取出鋁合金片，用去離子水洗凈，放入真空烘箱中干燥。鋁 合金片表面變成棕灰色。鋁合金片表面有很多納米片結構，并堆積在一起。
圖3為本發(fā)明制名—艮納米抗菌材料的方法實施例三的流程圖，以不銹鋼 片為基底制備銀納米抗菌材料為例，具體包括
步驟301、取lcmx lcm的不銹鋼片一片；
步驟302、用電鍍方法在不銹鋼片表面鍍上一層鋁，厚度約為50um;
步驟303、用0. 05mol/L的鹽酸對表面鍍了鋁的不銹鋼片進行處理 將不銹鋼片在鹽酸中浸泡進30秒鐘，用去離子水對取出的不銹鋼片進行 清洗，洗凈不銹鋼片表面殘留的鹽酸。
步驟304、將不銹鋼片浸于制備的銀鏡反應液液面。首先制備銀鏡反應 液取20ml 0. 12mol/L的硝酸銀溶液,用1. lmol/L的氨水滴定至沉淀消失。 取30mL 0. 56mol/L的葡萄糖溶液加入到上述新制的銀氨溶液中，制得銀鏡反
應液。制備銀鏡反應液同樣可在處理不銹鋼片時進行，以節(jié)約時間。
葡萄糖溶液加入銀氨溶液后，立即將清洗后的不銹鋼片浸于反應液。在 室溫下靜置1分鐘后結束，容器壁上有銀鏡生成，有不銹鋼片上有銀納米生 成。
步驟305、取出不銹鋼片，用去離子水洗凈，放入真空烘箱中千燥。不 銹鋼片表面變成棕灰色。不銹鋼片表面有很多納米片結構，并堆積在一起。
圖4為本發(fā)明制名^艮納米抗菌材料的方法實施例四的流程圖，以有機玻 璃片為基底制^4艮納米抗菌材料為例，具體包括
步驟401、取lcmx lcm的有機玻璃片一片；
步驟402、用電鍍方法在有機玻璃片表面鍍上一層鋁可在其表面涂覆 一層導電高分子材料PED0T，再用電鍍方法在表面鍍上一層鋁；
步驟403、用0. lmol/L的鹽酸對表面鍍了鋁的有機玻璃片進行處理 將有機玻璃片在鹽酸中浸泡進30秒鐘，用去離子水對取出的有機玻璃片 進行清洗，洗凈有機玻璃片表面殘留的鹽酸。由于鹽酸浸泡時間短，所以 產(chǎn)生鋁離子少，為了進一步增加有機玻璃片表面的鋁離子數(shù)量，可將經(jīng)過 去離子水處理的有機玻璃片再浸入鋁鹽溶液如硝酸鋁溶液、氯化鋁溶液 中。通過增加鹽酸中浸泡時間也可以，但因為是鍍膜，厚度不一，長時間浸 泡可能使部分膜薄而被腐蝕透，所以在鹽酸短時間浸泡后，再用硝酸鋁浸泡。
步驟404、將有機玻璃片浸于制備的銀鏡反應液液面。首先制備銀鏡反 應液取20ml 0. 12mol/L的硝酸銀溶液,用1. lmol/L的氨水滴定至沉淀消 失。取30mL 0. 56mol/L的葡萄糖溶液加入到上述新制的銀氨溶液中，制得銀 鏡反應液。制^4艮鏡反應液同樣可在處理有機玻璃片時進行，以節(jié)約時間。
葡萄糖溶液加入銀氨溶液后，立即將清洗后的有機玻璃片浸于反應液。 在室溫下靜置5分鐘后結束，容器壁上有銀鏡生成，有機玻璃片上有銀納米 生成。
步驟405、取出有機玻璃片，用去離子水洗凈，放入真空烘箱中干燥。 有機玻璃片表面變成棕灰色。有機玻璃片表面有很多納米片結構，并堆積在 一起。
圖5為本發(fā)明制^4艮納米抗菌材料的方法實施例五的流程圖，以有機玻 璃片為基底制^4艮納米抗菌材料為例，具體包括 步驟501、取lcmx lcm的有機玻璃片一片；
步驟502、用真空鍍方法在有機玻璃片表面鍍上一層鋁；
步驟503、用5raol/L的鹽酸對表面鍍了鋁的有機玻璃片進行處理將 有機玻璃片在鹽酸中浸泡進30秒鐘，用去離子水對取出的有機玻璃片進 行清洗，洗凈有機玻璃片表面殘留的鹽酸。同樣，為了進一步增加有機玻 璃片表面的鋁離子數(shù)量，可將經(jīng)過去離子水處理的有機玻璃片再浸入鋁鹽 溶液如硝酸鋁溶液、氯化鋁溶液中。
步驟504、將有機玻璃片浸于制備的銀鏡反應液液面。制備銀鏡反應液 取20ml 0. 12mol/L的硝酸銀溶液，用1. lmol/L的氨水滴定至沉淀消失。取 30mL 0. 56mol/L的葡萄糖溶液加入到上述新制的銀氨溶液中，制得銀鏡反應 液。制^4艮鏡反應液同樣可在處理有機玻璃片時進行，以節(jié)約時間。
葡萄糖溶液加入銀氨溶液后，立即將清洗后的有機玻璃片浸于反應液。 在室溫下靜置IO分鐘后結束，容器壁上有銀鏡生成，有機玻璃片上有銀納米 生成。
步驟505、取出有機玻璃片，用去離子水洗凈，放入真空烘箱中干燥。 有機玻璃片表面變成棕灰色。有機玻璃片表面有很多納米片結構，并堆積在 一起。
本發(fā)明上述實施例利用酸性溶液處理包含有鋁金屬的基底或表面鍍有鋁 膜的基底，使得基底表面覆蓋一層鋁離子膜，并通過銀鏡反應在金屬和非金 屬表面制備銀納米片，使得三價鋁離子在銀氨溶液中生成氫氧化鋁，改變了 銀的不同晶面的生長速度，從而誘導了片狀銀納米片結構生長，銀納米顆粒 在5秒內(nèi)即能生成，勿須高溫燒結等復雜工藝，工藝簡單，在短時間內(nèi)完成 了銀納米片的制備，并且附著穩(wěn)定，耐高溫。利用該方法制得的銀納米片結 構規(guī)整、片狀團簇，而非無定形的銀顆粒，使得銀納米表面積更大。隨著反 應時間而使納米片不斷生長變大。并且由于較長的納米片具有生長優(yōu)勢，使 得到的納米片結構得到保持。
最后應說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其
限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術 人員應當理解其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或
者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技
術方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精神和范圍。
權利要求
1、一種制備銀納米抗菌材料的方法，其特征在于，包括在基底表面制備鋁離子膜；將制備有鋁離子膜的所述基底浸于銀鏡反應液；取出所述基底。
2、 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述基底為金屬制品 或非金屬制 品。
3、 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，在基底表面制備鋁離 子膜具體為將用所述基底浸泡于酸性溶液中。
4、 才艮據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，在基底表面制備鋁離 子膜具體為在所述基底表面電鍍一層鋁；將鍍有鋁的所述基底浸泡于酸性溶液中。
5、 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，在基底表面制備鋁離 子膜具體為在所述基底表面涂覆一層導電高分子材料； 在涂有導電高分子材料的所述基底表面電鍍一層鋁； 將鍍有鋁的所述基底浸泡于酸性溶液中。
6、 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，在基底表面制備鋁離 子膜具體為用真空鍍方法在所述基底表面鍍一層鋁； 將鍍有鋁的所述基底浸泡于酸性溶液中。
7、 根據(jù)權利要求3-6中任一項所述的方法，其特征在于，所述酸性 溶液為鹽酸溶液。
8、 根據(jù)權利要求3-6中任一項所述的方法，其特征在于，所述酸性 溶液濃度為0. 005mol/L至5mol/L。
9、 根據(jù)權利要求3-6中任一項所述的方法，其特征在于，將所述基 底在酸性溶液中浸泡的時間〉2秒鐘。
10、 根據(jù)權利要求3-6中任一項所述的方法，其特征在于，將所述基 底浸泡于酸性溶液之后還包括用去離子水清洗經(jīng)過浸泡的所述基底。
11、 根據(jù)權利要求3-6中任一項所述的方法，其特征在于，將所述基 底浸泡于酸性溶液之后還包括 用鋁鹽溶液浸泡所述基底。
12、 根據(jù)權利要求1-6中任一項所述的方法，其特征在于，將制備有 鋁離子膜的所述基底浸于銀鏡反應液之前還包括制備銀鏡反應液。
13、 根據(jù)權利要求12所述的方法，其特征在于，制備銀鏡反應液具 體為用氨水將硝酸銀溶液滴定至沉淀消失，制得銀氨溶液； 在所述4艮氨溶液中加入葡萄糖溶液，制得#4竟反應液。
14、 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，將制備有鋁離子膜的 所述基底浸于銀鏡反應液具體為將所述基底的局部在所述銀鏡反應液中靜置。
15、 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，將經(jīng)過預處理的所述 基底浸于銀鏡反應液具體為將所述基底整體在所述銀鏡反應液中靜置。
16、 根據(jù)權利要求14或15所述的方法，其特征在于，靜置時間為2 秒鐘至IO分鐘。
17、 根據(jù)權利要求1-6中任一項所述的方法，其特征在于，還包括 用去離子水清洗取出后的所述基底；將清洗后的所述基底進行干燥處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制備銀納米抗菌材料的方法，包括在基底表面制備鋁離子膜；將制備有鋁離子膜的所述基底浸于銀鏡反應液；取出所述基底。本方案通過用在基底表面制備鋁離子膜，使得基底上覆蓋有鋁離子，并通過銀鏡反應在銀氨溶液中生成氫氧化鋁，改變銀不同晶面的生長速度，從而誘導了片狀銀納米片結構生長，在短時間內(nèi)完成了銀納米片的制備，工藝簡單；并且由于較長的納米片具有生長優(yōu)勢，使得到的納米片結構得到保持，保證了銀納米抗菌材料中銀納米結構規(guī)整。
文檔編號C23C18/18GK101187018SQ200710177728
公開日2008年5月28日 申請日期2007年11月20日 優(yōu)先權日2007年11月20日
發(fā)明者卓 張, 李宏彥, 剛 王, 王慶江 申請人:京東方科技集團股份有限公司