[发明专利]Cu-ZnO复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机材料领域，具体涉及一种Cu-ZnO复合材料的制备方法。

背景技术

氧化锌由于其非常好的光学和电学性质而成为用途最广的半导体材料之一。他本身也是一种抗菌性能优异的抗菌剂。氧化锌的抗菌原理为光催化氧化反应，即半导体复合材料在光的催化作用下会产生光生电子和空穴，而光生电子或者空穴会进一步反应形成具有强氧化能力的活性物质来杀死或者抑制细菌的生长，从而起到抗菌作用。由于氧化锌本身产生的光生电子和空穴容易复合，导致活性物质减少，因此，提高氧化锌的电子和空穴分离效率是提高氧化锌抗菌性能的关键。目前除了研究贵金属如金、银、铂与氧化锌的复合材料之外，铜、铁等金属也是研究的热点。铜是与人类关系非常密切的有色金属，被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域，在我国有色金属材料的消费中仅次于铝。此外，由中国疾控中心研究测试表明，紫铜的抑菌性最强，未来将大力开发铜质抑菌材料。

常见的Cu-ZnO复合材料的制备方法有惰性气体还原法、磁控溅射法、原子层沉积法等。但这些合成方法所需温度高、能源消耗大，如惰性气体还原法合成温度需要400-500℃，磁控溅射法合成温度为200℃且需循环沉积200次，原子层沉积法合成温度需要900℃；并且现有技术方法制备的Cu-ZnO复合材料的抗菌率较低，如现有技术中记载的载铜氧化锌对大肠杆菌的杀灭率为50%-70%，又如掺杂铜的氧化锌对金黄色葡萄球菌的抗菌率为40%-60%。因此，开辟新的、易于工业化应用的合成方法并提高Cu-ZnO复合材料的抗菌性能是目前最重要的任务。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种合成温度低、易于工业化应用的Cu-ZnO复合材料的制备新方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：Cu-ZnO复合材料的制备方法，包括如下步骤：

a、将氯化铜溶液和十六烷基三甲基溴化铵溶液混合均匀；

b、向步骤a中制得的混合均匀的溶液中加入联氨溶液并搅拌均匀；

c、向步骤b所得混合液中加入氧化锌晶须，搅拌得到悬浮液；

d、向步骤c中所得悬浮液中加入氨水使悬浮液呈碱性，再将悬浮液在室温下搅拌使之充分反应；

e、将步骤d充分反应后的体系洗涤过滤后干燥得到Cu-ZnO复合材料。

所述晶须是指以单晶形式生长的、形状类似短纤维，而尺寸远小于短纤维的须状单晶体，由于晶须在结晶时原子结构排列高度有序，直径小到难容纳那种存在于大晶体中的缺陷，如颗粒界面、空洞、位错及结构不完整等，使晶须的强度接近完整晶体的理论值，是一种力学性能十分优异的新型复合材料补强增韧剂。

其中，上述方法步骤e中，干燥的温度为50～80℃。

其中，上述方法步骤a中，混合均匀的溶液中氯化铜的浓度为0.02～0.3mol/L，十六烷基三甲基溴化铵的浓度为0.04～0.13mol/L。

进一步的，步骤a中，混合均匀的溶液中氯化铜的浓度为0.1～0.2mol/L，十六烷基三甲基溴化铵的浓度为0.08～0.12mol/L。

其中，上述方法步骤b中，向步骤a中制得的混合均匀的溶液中按每升加入35～200ml联氨溶液并搅拌均匀。

进一步的，步骤b中，向步骤a中制得的混合均匀的溶液中按每升加入100～150ml联氨溶液并搅拌均匀。

其中，上述方法步骤c中，向步骤b所得混合液中按每升加入20～45克氧化锌晶须。

进一步的，步骤c中，向步骤b所得混合液中按每升加入30～40克氧化锌晶须。

其中，上述方法步骤d中，向步骤c中所得悬浮液中加入氨水使悬浮液的PH值为8～14。

本发明的有益效果是：采用本发明方法可以使Cu-ZnO复合材料在室温下合成，合成工艺简单，操作方便；本发明方法采用50～80℃的干燥温度不会破坏氧化锌的微观形貌，反应的重复性好，即每次都能成功合成本发明复合材料；本发明方法的整个制备过程在搅拌装置上进行，设备简单，温度低、能耗低，反应时间短、效率高，在有限的时间内能够合成分布均匀的纳米复合材料，易于工业化应用。另外，用本发明方法制得的Cu-ZnO复合材料可实现Cu与ZnO结合紧密，具有良好的抗菌性能，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀灭率均可达到98%以上。再次，本发明为无机材料领域提供了一种全新的制备Cu-ZnO复合材料的方法，为制备Cu-ZnO复合材料提供了一种新的选择。

附图说明