[发明专利]载银层状钛酸盐复合纳米材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合纳米材料的制备方法，特别是涉及一种载银层状钛酸盐复合纳米材料的制备方法。

背景技术

银系抗菌剂具有广谱抗菌消毒的功效，能够赋予各种抗菌产品极佳的抗菌效果。银系抗菌剂之所以具有出色的抗菌性，是因为该材料中所释放的微量的银离子起到的抗菌、灭菌效果。然而，目前的银系抗菌纳米粉体在产业化应用中存在如下问题：1、有效成分银离子释放速率过快，不能保证其功效的长久性；2、银系抗菌纳米粉体不够稳定，容易变质；3、有效成分从材料的颗粒内部向表面的过度迁移，导致抗菌产品出现变色、异味等问题。

因此，要解决上述难题，我们需要一种新的抗菌材料或一种新型的结构设计，保证该抗菌材料能够速率缓慢而稳定的释放其有效成分，并且具有较高的稳定性，能够大幅度延缓有效成分的过度迁移。

层状钛酸盐是宽禁带半导体材料，因其独特的层状结构，比表面积远远大于二氧化钛纳米材料(Tsai C C，Teng H. Chem Mater.2004，16，4352-4358)，具有极高的离子交换、传输和吸附能力(Yang D J，Zheng Z F， Zhu H Y，Liu H W，Gao X P. Adv Mater.2008，20，2777-2781；LiuS-S，Lee C-K，Chen H-C，Wang C-C，Juang L-C.Chem Eng J.2009，147，188-193)，并且在离子交换时能够保持良好的稳定性。

钛酸盐材料自身具有一定的抗菌能力，并且利用上述层状钛酸盐的种种优势，采用离子交换的方法，将银离子引入钛酸盐的层间，然后在层间原位还原，即能将单质银纳米颗粒均匀地负载在层状钛酸盐的内部层间及表面。所得到的载银层状钛酸盐复合纳米材料能够显著地控制有效成分释放速率，并能够延缓或阻止有效成分向颗粒表面的过度迁移，保证了材料的稳定性。

目前，尚无通过载银层状钛酸盐复合纳米材料的相关报道。该复合材料空气净化和抗菌材料等领域具有很高的潜在应用价值。

发明内容

本发明涉及一种载银层状钛酸盐复合纳米材料的制备方法，其特征在于：将一定量的固相或液相钛源在碱液中进行高压水热处理或常压回流反应，制备得到层状钛酸盐纳米材料。将硝酸银溶解在稀氨水溶液中，然后加入预先制得的层状钛酸盐粉体，采用离子交换还原法进行单质银纳米颗粒的负载，最终制备得到载银层状钛酸盐复合纳米材料。

本发明提供一种载银层状钛酸盐复合纳米材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)将固相或液相钛源加入到浓度为0.1～15摩尔/升的碱液中，搅拌分散均匀得到悬浮液；

(2)将由步骤(1)所得的悬浮液在高压反应釜中373～473K的温度下进行水热反应4～72小时，或在常压反应釜中373～403K的温度下搅拌回流反应12～72小时；

(3)步骤(2)反应结束后通过过滤或离心的方法得到沉淀产物，然后分别采用稀盐酸和去离子水进行洗涤，直到洗涤液的酸碱度达到中性，经干燥后得到层状钛酸盐材料；

(4)将硝酸银溶解在稀氨水溶液中，然后加入步骤(3)制得的层状钛酸盐粉体，在常温常压下搅拌反应6～24小时；

(5)步骤(4)反应结束后采用过滤或离心的方法得到沉淀产物，然后采用磷酸、稀醋酸和去离子水依次进行洗涤，经干燥后得到载银层状钛酸盐复合材料。

步骤(1)中所述固相钛源为任意晶型的二氧化钛粉体，或各种晶型二氧化钛粉体的混合物，所述液相钛源为钛酸正四丁酯、或钛酸异丙酯；所述的碱液为氢氧化钠或氢氧化钾的水溶液；其中固相钛源质量与碱液质量之比为1∶20～1∶100)，液相钛源体积与碱液体积之比为1∶5～1∶20。

步骤(3)和步骤(5)中所述的干燥方法为常压干燥，或真空干燥，或喷雾干燥。

步骤(4)中所述的硝酸银加入量按照加入银元素的质量与二氧化钛质量当量的百分比进行计算，该百分比为0.1％～5％，所述加入氨水的体积与溶液的总体积之比为1∶(50～500)。

步骤(5)中所述的磷酸浓度为0.05摩尔/升～0.8摩尔/升，稀醋酸浓度为0.01摩尔/升～0.2摩尔/升。