[发明专利]一种负载银纳米颗粒超大孔材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料领域，具体涉及一种负载银纳米颗粒超大孔材料及其制备方法。

背景技术

多孔材料由于具有大的表面积增强了其催化和吸附等性能，因而被广泛地应用在气体吸附、分离、异相催化以及离子交换等领域。

纳米颗粒具有大比表面和显著的量子尺寸效应而导致材料的物理、化学性质发生变化，因而在生物传感、催化、光电传导等领域有着广泛的应用。

其中纳米银颗粒的用途最为广泛，其主要应用领域有：纳米银的低温导热系数高而比表面积大，这使得纳米银成为优良的低温导热材料；作为催化剂用于二烯烃、炔烃选择性加氢制单烯烃，乙烯选择性氧化制环氧乙烷，芳烃的烷化制烷基芳烃，甲烷氨氧化制氢氰酸，甲醇选择性氧化制甲醛等；作为抗菌材料用于生产抗菌防臭纤维、抗菌塑料、抗菌涂料、抗菌陶瓷等；在绝缘体和半导体中掺杂银纳米颗粒，使其具有优良的光学特性，适于制造各种新型光电器件。

因此将纳米银颗粒负载在大孔材料上将会在催化、生物医学、环境等方面有重要应用。学者们对负载纳米银颗粒的制备研究很多，如汪信等发明公开了一种负载纳米金属银粒子的氧化石墨及其制备方法(汪信，徐超，朱俊武，等，负载纳米金属银粒子的氧化石墨及其制备方法，申请号/专利号200710135561)，但这种方法制备过程较复杂；贺军辉等以自然界中丰富存在的天然纤维为模板得到原位负载于天然纤维表面的银纳米颗粒(贺军辉，朱纯阳，负载于天然纤维素片材上的银纳米颗粒原位制备方法，申请号/专利号200810116208)，该方法成本低廉，工艺简单，但以天然纤维素片材的热稳定性较差，不适合在高温应用；林昌健等用溶胶－凝胶和水热处理相结合的方法，在二氧化钛纳米管和二氧化钛纳米带负载银纳米粒子(林昌健，陈艺聪，庄惠芳等，纳米二氧化钛负载银纳米粒子的方法，申请号/专利号200510126613)，可在不同的二氧化钛纳米结构中负载银纳米粒子，但二氧化钛成本太高不适合大规模生产。1996年罗孟飞，付文丽等人研究显示负载银材料对N_xO，CO等具有良好催化性能(化学通报,1996,4,30-32)。

发明内容

针对以上技术现状，本发明所要解决的技术问题是提供一种，制备过程简单，成本低廉，具有优良的催化性能的负载银纳米颗粒超大孔材料及其制备方法。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种负载银纳米颗粒超大孔材料的制备方法，其特征在于所述制备方法是以藤壶壳和磷酸盐为原料，通过水热的方法合成碳酸钙、磷酸钙和羟基磷灰石超大孔复合材料，然后以此超大孔复合材料为载体，采用浸渍、还原的方法制备负载银纳米颗粒的超大孔材料，具体包括以下步骤：

(1)取市售藤壶壳(主要成分为石灰质，碳酸钙含量为85-95％)，切成块状；

(2)取上述切成块状的藤壶壳分别在蒸馏水、过氧化氢、酒精、二氯甲烷中浸泡10～30小时，然后用酒精冲洗，干燥，备用；

(3)取上述预处理的藤壶壳、磷酸盐和水放入反应釜中，密封，在110～200℃下反应24～72小时，冷却至室温，干燥，备用；其中藤壶壳与磷酸盐的量按钙离子与磷酸根离子的摩尔数之比为1：1～3来称取；

(4)将上述(3)水热反应的产物放入坩埚电阻炉中，在400-950℃的温度下进行高温烧结1～2小时，得到碳酸钙、磷酸钙和羟基磷灰石超大孔复合材料；

(5)将高温烧结的产物碳酸钙、磷酸钙和羟基磷灰石超大孔复合材料在银氨配离子的水溶液中浸泡6～24小时后，在0.5M的葡萄糖水溶液中进行还原反应5～20小时，然后干燥，再进行高温烧结，即得到负载银纳米颗粒超大孔复合材料。

所述磷酸盐为磷酸一氢铵、磷酸二氢铵。

所述银氨配离子为[Ag(NH₃)₂]⁺。

作为优选，所述钙离子与磷酸根离子的摩尔数之比为1：2。

所述银氨配离子的水溶液中银氨配离子的浓度为0.05～2.00摩尔/升。

所述的银纳米颗粒大小可通过其在葡萄糖水溶液中还原反应的时间进行调控。

本发明以藤壶壳作为模板，通过水热反应实现了人工合成碳酸钙、磷酸钙和羟基磷灰石超大孔复合材料，并以超大孔复合材料为载体，负载了银纳米颗粒，实现了银纳米粒径大小及分散性的有效调控，获得了粒径均一、分散性良好的负载银纳米颗粒超大孔材料。该复合材料为块状多孔结构，具有表面积大，吸附和承载能力强，由于比表面大，特别是纳米银颗粒的负载，本产品还可以作为良好的催化剂和抗菌材料。