本發(fā)明屬于環(huán)境材料領(lǐng)域，具體涉及一種載銀納米二氧化鈦及其制備方法。

背景技術(shù)：

納米二氧化鈦是一種在光照射下具有很強(qiáng)的將有機(jī)物氧化分解能力的光觸媒，可以有效分解各種有機(jī)揮發(fā)物、殺滅細(xì)菌和清除各種異味，應(yīng)用于清除大氣污染中的氮氧化物、水污染處理和建筑物外壁的防污自潔等環(huán)保領(lǐng)域。納米二氧化鈦只能殺滅十幾種病毒和細(xì)菌，而且只能達(dá)到90％的效果。納米銀能殺滅600多種病菌，而且能夠達(dá)到99％以上的效果。載銀納米二氧化鈦溶液極大的改善了納米二氧化鈦在滅菌方面的不足。商品載銀納米二氧化鈦的銀和二氧化鈦都是納米級(jí)，納米銀的粒徑在40nm左右，二氧化鈦平均粒徑在20nm左右，顏色為淡黃色。市場(chǎng)上的載銀納米二氧化鈦光觸媒質(zhì)量參差不齊，通常國內(nèi)產(chǎn)品納米顆粒團(tuán)聚嚴(yán)重，性能與國外產(chǎn)品相差較大。

納米銀和納米二氧化鈦的尺寸是其滅菌和光催化性能的關(guān)鍵，納米銀的粒徑超過40nm，滅菌性能大大降低，超過100nm時(shí)，表現(xiàn)出較弱的抗菌性能，納米二樣化鈦也是同樣的規(guī)律。制備粒徑可控的納米銀和納米二氧化鈦是載銀納米二氧化鈦的關(guān)鍵技術(shù)。納米銀和納米二氧化鈦的制備方法很多，主要有物理法和化學(xué)法。物理法對(duì)設(shè)備要求較高，存在各種問題，一般采用化學(xué)法。載銀納米二氧化鈦溶液采用液相制備法，原料來源廣，工藝比較簡單，易于工業(yè)化。但是液相法造成物料局部濃度過高，粒徑大小、形狀不均，分散性差等不足。

因此需要開發(fā)一種可以制備粒徑可控、性能好的載銀納米二氧化鈦的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種粒徑小、顆粒均勻、降解和殺菌效果好的載銀納米二氧化鈦及其制備方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種載銀納米二氧化鈦的制備方法，采用超聲輔助微流控法，通過超聲輔助混合分散，在微通道內(nèi)原料混合生成載銀納米二氧化鈦。

進(jìn)一步地，該方法以硝酸銀溶液為物料A，在硼氫化鈉溶液中加入表面活性劑和氫氧化鈉作為物料B，以四氯化鈦為物料C，在氨水中加入表面活性劑作為物料D，將物料A、物料B、物料C、物料D分別泵入到微流控芯片中，物料A和物料B反應(yīng)得到納米銀，物料C和物料D反應(yīng)得到納米二氧化鈦，納米銀和納米二氧化鈦混合得到載銀納米二氧化鈦。

進(jìn)一步地，微流控芯片中的反應(yīng)條件是：溫度40～100℃，時(shí)間1～60s。

進(jìn)一步地，微流控芯片中微通道的截面為橢圓形，長徑尺寸30～2000μm，短徑尺寸20～1000μm，長度為1～5m，體積為400μL～8mL。

進(jìn)一步地，所述表面活性劑為檸檬酸鈉或聚乙二醇。

進(jìn)一步地，所述物料A和物料B在S型通道混合，所述物料C和物料D在S型通道混合，所述納米銀和納米二氧化鈦先在S型通道混合，然后在直線通道中成長。在S型通道中能增強(qiáng)混合，在直線通道中載銀納米二氧化鈦可以平穩(wěn)的成長到一定粒度。

進(jìn)一步地，所述硼氫化鈉、硝酸銀、氫氧化鈉的摩爾比是1∶3～6∶3～6，所述四氯化鈦和氨水的摩爾比是1∶3～5。

進(jìn)一步地，所述納米銀和納米二氧化鈦的質(zhì)量比是1∶3～6。

制備納米銀時(shí)，原料要在低濃度下反應(yīng)，在優(yōu)選方案中，硝酸銀溶液的濃度是0.3～1mmol/L，硼氫化鈉溶液的濃度是2～10mmol/L；所述氨水的濃度是7～10wt％。

一種載銀納米二氧化鈦，是由上述的制備方法制備而得。

使用時(shí)，將載銀納米二氧化鈦和分散劑按照5∶2的質(zhì)量比，以水為溶劑，制成質(zhì)量濃度為7％左右的水懸濁液。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明采用超聲輔助微流控液相法制備載銀納米二氧化鈦，具有液相法工藝簡單、適合工業(yè)化的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)克服了液相法粒徑大小不均、分散相差的不足。

采用本發(fā)明的方法，物料混合快速，在微流控芯片中受熱均勻，不存在局部濃度過高和返混等現(xiàn)象，能夠有效的促進(jìn)納米顆粒的生成和老化，通過限域效應(yīng)和工藝優(yōu)化有效控制納米顆粒粒徑及分布；能夠制備出粒徑5nm左右的載銀納米二氧化鈦光觸媒，而且顆粒均勻，尺寸分布窄，降解功能和殺菌性能優(yōu)于同類產(chǎn)品。

超聲輔助微流控裝置能夠有效解決微尺度內(nèi)固體納米顆粒堵塞的問題，是一套快速、高效制備納米顆粒的工具，制備時(shí)間縮短到1分鐘以內(nèi)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明制備方法的流程圖；

圖2是微流控芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是實(shí)施例1的載銀納米二氧化鈦的電鏡圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明：

以下實(shí)施例所用的微流控芯片，其微通道的截面為橢圓形，長徑尺寸30～2000μm，短徑尺寸20～1000μm，長度為1～5m，體積為400μL～8mL。超聲輔助微流控裝置為定制，玻璃材質(zhì)微流控芯片插入到超聲加熱水浴中。

實(shí)施例1

一種載銀納米二氧化鈦的制備方法，采用超聲輔助微流控法，通過超聲輔助混合分散，在微通道內(nèi)原料混合生成載銀納米二氧化鈦。

具體而言，該方法以硝酸銀溶液(濃度是0.6mmol/L)為物料A，在硼氫化鈉溶液(濃度是4mmol/L)中加入表面活性劑(如檸檬酸鈉)和氫氧化鈉作為物料B，以四氯化鈦為物料C，在氨水(濃度是8wt％)中加入表面活性劑(如聚乙二醇)作為物料D，表面活性劑檸檬酸鈉和聚乙二醇的用量為本領(lǐng)域人員熟知，不再贅述。

如圖1所示，將物料A、物料B、物料C、物料D通過四臺(tái)泵分別泵入到微流控芯片中，硼氫化鈉、硝酸銀、氫氧化鈉的摩爾比是1∶4∶4，四氯化鈦和氨水的摩爾比是1∶4，加熱控制溫度在60℃，停留時(shí)間30s。

如圖2所示，物料A和物料B在S型通道混合，反應(yīng)得到納米銀，物料C和物料D在S型通道混合，反應(yīng)得到納米二氧化鈦，納米銀和納米二氧化鈦的質(zhì)量比是1∶4，先在S型通道混合，然后在直線通道中成長，得到載銀納米二氧化鈦。

在S型通道中能增強(qiáng)混合，在直線通道中載銀納米二氧化鈦可以平穩(wěn)的成長到一定粒度，所得載銀納米二氧化鈦的電鏡圖為圖3，載銀納米二氧化鈦的粒徑在5nm左右，而且粒徑均勻。

實(shí)施例2

按照與實(shí)施例1類似的方法進(jìn)行，不同之處在于，硝酸銀溶液濃度是1mmol/L，硼氫化鈉溶液濃度是9mmol/L，氨水濃度是10wt％，硼氫化鈉、硝酸銀、氫氧化鈉的摩爾比是1∶3∶6，四氯化鈦和氨水的摩爾比是1∶5，納米銀和納米二氧化鈦的質(zhì)量比是1∶6，反應(yīng)溫度是98℃，反應(yīng)時(shí)間是10s。

實(shí)施例3

按照與實(shí)施例1類似的方法進(jìn)行，不同之處在于，硝酸銀溶液濃度是0.3mmol/L，硼氫化鈉溶液濃度是2mmol/L，氨水濃度是7wt％，硼氫化鈉、硝酸銀、氫氧化鈉的摩爾比是1∶6∶3，四氯化鈦和氨水的摩爾比是1∶3，納米銀和納米二氧化鈦的質(zhì)量比是1∶5，反應(yīng)溫度是40℃，反應(yīng)時(shí)間是60s。

實(shí)施例4

按照與實(shí)施例1類似的方法進(jìn)行，不同之處在于，硝酸銀溶液濃度是0.8mmol/L，硼氫化鈉溶液濃度是5mmol/L，氨水濃度是8wt％，硼氫化鈉、硝酸銀、氫氧化鈉的摩爾比是1∶4∶5，四氯化鈦和氨水的摩爾比是1∶5，納米銀和納米二氧化鈦的質(zhì)量比是1∶3，反應(yīng)溫度是80℃，反應(yīng)時(shí)間是15s。

實(shí)施例5

性能測(cè)試

對(duì)兩間新裝修不久的房間測(cè)試實(shí)施例1所制得的載銀納米二氧化鈦和市售同類產(chǎn)品的降解功能，使用時(shí)將載銀納米二氧化鈦和分散劑按照5∶2的質(zhì)量比，以水為溶劑，制成質(zhì)量濃度為7％左右的水懸濁液，采用空壓機(jī)噴灑光觸媒進(jìn)行室內(nèi)施工，在測(cè)試前和施工10天后分別檢測(cè)甲醛等有害物質(zhì)的含量。結(jié)果如表1和表2所示(以下數(shù)值單位均為mg/m³)：

表1

表2

由表1、2可知，采用本發(fā)明方法所制備的載銀納米二氧化鈦具有優(yōu)異的降解功能，不僅達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，而且明顯優(yōu)于市售同類產(chǎn)品。

檢測(cè)實(shí)施例1～3、市售同類產(chǎn)品的抗菌率(％)，如表3所示：

表3

由表3可知，采用本發(fā)明方法所制備的載銀納米二氧化鈦具有優(yōu)異的殺菌功能，明顯優(yōu)于市售同類產(chǎn)品。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何屬于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。