[发明专利]载银纳米二氧化钛的制备方法

说明书

[技术领域]

本发明属于环境材料领域，为一种载银纳米二氧化钛抗菌剂的制备方法。

[背景技术]

二氧化钛光催化抗菌剂和银系抗菌剂都属于无机抗菌剂，具有安全、持久、广普等特性，近年来得到了广泛的应用。但锐钛型二氧化钛禁带宽度(E_g)为3.2eV，仅当存在能量大于其禁带宽度的波长小于387.5nm的光照射时，价带上的电子才能被激发进入导带，形成带负电的高活性电子e^-并在价带上产生相应的空穴h⁺，电子与空穴分离迁移到粒子表面不同位置，氧化和还原吸附在表面上的有害物质。因此，二氧化钛光催化抗菌剂需要在紫外光存在的条件下进行杀菌，激发出的自由电子易与空穴复合使杀菌效果不理想。银系抗菌剂是在沸石、磷酸盐、可溶性玻璃等载体中添加银离子进行抗菌，这种利用离子交换制备的银离子抗菌剂需要较高的银离子含量，银离子初期释放量大使后期效用不足导致缓释性能不好，并且在高温或氧化性气氛下银离子容易析出发生变色。

[发明内容]

本发明的目的是将银以硫酸银、磷酸银或氯化银的形式载入纳米二氧化钛，实现二氧化钛光催化能力的增强并同时利用银的杀菌功能，克服现有无机抗菌材料二氧化钛电子对易与空穴复合和载银材料银释放快及易变色的不足。

本发明采用两种方法载银，一种为直接共沉淀，一种在前驱体中加入银盐。直接共沉淀将氨水和硝酸银溶液同时滴加到硫酸钛溶液中，不断搅拌进行反应，利用氨水控制最终反应pH为5-7，陈化30-45min后过滤洗涤，获得正钛酸载银前驱体，进一步经干燥煅烧后制备出最终产品载银纳米二氧化钛抗菌剂粉体。

在前驱体中进行载银可针对正钛酸和偏钛酸实施，将前驱体调浆后加入硝酸银和磷酸、硫酸或盐酸配置溶液，利用前驱体对酸根的吸附性能，使硝酸银与其反应沉淀。以正钛酸前驱体制备抗菌粉体时，向含15-25％正钛酸前驱体浆料中加入浓度为20-30g·L^-1的硝酸银溶液，并按10-15mg·L^-1加入磷酸、硫酸或盐酸，在50-60℃下强烈搅拌反应1.5-2.5小时后过滤洗涤，然后将固体物质在80-90℃烘干，取出进行研磨后在400-600℃下煅烧时间45-80min，冷却后得到最终产品载银纳米二氧化钛抗菌剂粉体。采用偏钛酸前驱体制备抗菌粉体时，将含15-25％偏钛酸前驱体浆料中加入浓度为20-30g·L^-1的硝酸银溶液，并按10-15mg·L^-1加入磷酸、硫酸或盐酸，强烈搅拌反应1.5-2.5小时后过滤洗涤，然后将固体物质在80-90℃烘干，取出进行研磨后在400-600℃下煅烧时间45-80min，冷却后得到最终产品载银纳米二氧化钛抗菌剂粉体。

本发明在纳米二氧化钛的中间工序加入银盐将银载入纳米二氧化钛，载银粉体在低于800℃热处理后晶型均为锐钛型，实现了利用二氧化钛制备工艺自身特性生成难溶性银盐来达到银的缓释和防止变色，并且有效地避免了电子对与空穴的复合而增强了二氧化钛的光催化抗菌效果和发挥银的抗菌功能，同时很好地控制了产品的色泽、粒度、分散性等使用性能，可广泛使用在涂料、油漆、陶瓷、卫生和聚酯纤维等行业，显著提高现有材料的抗菌性能制备出抗菌材料。

[具体实施方式]

实施例1：

首先将硫酸钛液加热至55℃，强烈搅拌下不断滴加1∶1的氨水溶液和浓度为25g·L^-1的硝酸银溶液，控制最终pH为6条件下反应2小时，陈化35min后过滤洗涤，在85℃下干燥后于550℃煅烧1.2小时，缓慢冷却后进行粉碎，制备出载银纳米二氧化钛抗菌剂。

实施例2：

以正钛酸为前驱体制备载银二氧化钛抗菌剂时，首先将正钛酸调为含固量为20％的浆料，然后在强搅拌下加入浓度为25g·L^-1的硝酸银溶液，并按10mg·L^-1加入磷酸、硫酸或盐酸，反应2小时后洗涤过滤，然后将固体物在85℃下干燥后于550℃煅烧1小时，缓慢冷却后进行粉碎，制备出载银纳米二氧化钛抗菌剂。

实施例3：

以偏钛酸为前驱体制备载银二氧化钛抗菌剂时，首先将偏钛酸调调为含固量为20％的浆料，然后在强搅拌下加入浓度为25g·L^-1的硝酸银溶液，并按10mg·L^-1加入磷酸、硫酸或盐酸，反应2小时后洗涤过滤，然后将固体物质在85℃下干燥后于550℃煅烧1小时，缓慢冷却后进行粉碎，制备出载银纳米二氧化钛抗菌剂。