[发明专利]一种载银铜铁氧体磁性纳米复合纤维及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及无机非金属材料领域，特指一种载银铜铁氧体磁性纳米复合纤维及其制备方法及其在抗菌领域的用途。

背景技术

抗菌剂分为无机抗菌剂，有机抗菌剂和天然抗菌剂；与有机抗菌剂和天然抗菌剂相比，无机抗菌剂具有安全性高、长效性好，廉价等优点，并且具有优异的耐热性，使其成为在塑料、化纤、陶瓷、家电，医学材料，食品包装等材料中使用的首选抗菌剂；无机抗菌剂一般含有银、锌、铜等金属离子成分通过物理吸附或离子交换等方法负载在某些无机载体结构中或表面层间，具有缓释抗菌金属离子的作用，所以有优异的抗菌长效性，其中银的杀菌能力最强,因此,载银抗菌剂是一类重要的无机抗菌剂,抗菌广泛性强,安全性高,具有广阔的应用前景。

目前，载银无机抗菌剂的报道中，大都以二氧化硅、羟基磷灰石、氧化铝、二氧化钛等多孔材料为载体，但是对于应用铁酸盐复合氧化物做银的载体还鲜有报道，铁酸铜CuFe₂O₄ 复合氧化物具有很好的吸附、催化性能及磁响应性能,可以用磁分离方法方便快速的进行分离回收,目前已有用铁酸铜吸附As (Ⅴ) 、去除染料酸性红B 以及对CO₂ 吸附、催化分解等方面的研究,均达到了理想的效果；然而，铜铁氧体由于密度大的缺点，限制了它在一些领域的应用，尤其是作为Ag离子载体制备抗菌材料方面，由于负载量的限制，很难达到理想的抗菌效果，而铜铁氧体纤维有望克服此缺点，本专利申请利用有机凝胶热分解法制备出的铜铁氧体纤维具有多孔，比表面大的优点，有利于银的负载，另外，还利于铜铁氧体的良好磁性能，可以实现抗菌剂的分离、回收及重复使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种载银铜铁氧体磁性纳米复合纤维，其特征在于：所述磁性纳米复合纤维的组分为吸附有Ag颗粒的CuFe₂O₄纤维，具有中空结构，所述磁性纳米复合纤维的直径0.4~1μm，纤维长度10μm ~0.2m。

本发明的目的之一是提供一种所述磁性纳米中空复合纤维的制备方法。

为了制备出直径小、长径比大、性能优良的CuFe₂O₄纤维，在溶胶–凝胶法的基础上，采用有机凝胶热分解法法，将金属的有机盐或无机盐溶于适当的溶剂中，配置成均匀透明的溶液，达到近似分子水平的混合；为使前驱物在溶剂中发生水解–缩聚反应，应控制水量，反应时间或加入适当的催化剂；经过充分搅拌后形成溶胶，经干燥等措施，使溶胶粘度逐渐增大，在合适的粘度条件下，拉制成凝胶纤维素丝，再经干燥，热处理过程，获得目标载体铜铁氧体纤维；将铜铁氧体在一定浓度的AgNO3溶液中浸渍一段时间，再经过烘干，煅烧最后制备得到载银铜铁氧体抗菌纤维材料。

所述载银铜铁氧体磁性纳米复合纤维的制备方法，包括前驱体溶液的制备步骤、将制备好的前驱体溶制备成凝胶纤维素丝的步骤、将凝胶纤维素丝焙烧的步骤、纤维浸渍载银步骤，其特征在于：在将凝胶纤维素丝焙烧的步骤中将凝胶纤维素丝置于空气气氛焙烧。

上述的制备方法中，前驱体溶液的制备步骤为：首先将硝酸铁作为铁源、硝酸铜作为铜源，以及柠檬酸(CA)溶于去离子水中，M(Fe³⁺)：M(Cu²⁺)=2:1，M（CA）=                                                ，搅拌至均匀，室温下磁力搅拌10~30小时。

上述的制备方法中，将制备好的前驱体溶制备成凝胶纤维素丝的步骤为：将制备好的前驱体溶液于50℃~70℃的条件下真空减压脱水，得到凝胶，经过挑丝、抽丝、甩丝或拉丝得到凝胶纤维素丝，随后将凝胶纤维素丝进行烘干。

上述的制备方法中，将凝胶纤维素丝焙烧的步骤为：将凝胶纤维素丝在500~800℃温度范围内空气气氛下焙烧，升温速率为3℃/min，保温2～5小时，最后自然冷却到室温，得到CuFe₂O₄纤维。

所述前驱体溶液中的Cu²⁺的浓度0.03~0.06 mol/L，Fe³⁺的浓度0.06~0.12mol/L。

所述将凝胶纤维素丝进行烘干指将凝胶纤维素丝置于60~100℃下进行烘干。