[发明专利]一种微/纳米银负载的钛酸钡泡沫陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微/纳米银负载的钛酸钡泡沫陶瓷及其制备方法，属于泡沫陶瓷技术领域。

背景技术

泡沫陶瓷（Foam Ceramic，FC）是一种新型多孔材料，具有高化学稳定性、高强度、耐高温、抗热震、低密度、高气孔率、大比表面积等优点，因此在汽车尾气处理、污水处理、节能隔热、化学催化及生物材料等领域显示出巨大的应用前景。

但是，现有的泡沫陶瓷种类很少，根据其主要组成，分为碳化硅（SiC）、氧化铝（Al₂O₃）和氮化硅（Si₃N₄）等三类。显然，这些材料只能适用于特定的场合，如果要将泡沫陶瓷的优势在更多领域得到发挥，需要研发更多种类的泡沫陶瓷。

目前，比较成熟的泡沫陶瓷制备工艺有发泡工艺、添加造孔剂工艺及有机泡沫浸渍法等。其中，有机泡沫浸渍法具有工艺简单、可批量生产等优点。然而，该工艺大部分采用微米或是更大尺寸的陶瓷原料以及无机助剂制备陶瓷浆料，常常需要进行长时间的研磨以得到分散均匀、流动性良好的浆料，不利于规模生产。

钛酸钡陶瓷是一类具有优异机械强度、高介电常数、低介电损耗及突出铁电、压电及正温度系数效应等性能，是制备高介电、铁电、压电等材料的理想材料。但是，迄今，关于钛酸钡泡沫陶瓷及其制备方法尚未见诸报道。

值得注意，现有的泡沫陶瓷材料基本上为终端产品，直接应用。而多功能化、高性能化一直是材料领域的发展方向。环境污染对人类生命健康的威胁已经达到从未有过的高度，抗菌性也成为人们在研发新材料时高度关注的性能指标。兼具抗菌性的钛酸钡泡沫陶瓷及其制备方法尚未见诸报道。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供一种具有抗菌性能的微/纳米银负载的钛酸钡泡沫陶瓷及其制备方法。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种微/纳米银负载的钛酸钡泡沫陶瓷的制备方法，包含如下步骤：

（1）按质量计，将100份纳米钛酸钡与30～120份浓度为1～15wt%的有机粘结剂水溶液充分研磨，得到浆料A；在浆料A中加入10～80份浓度为0.5～3wt%的有机流变剂水溶液，充分研磨后得到浆料B；在浆料B中加入20～80份浓度为0.5～3wt%的有机分散剂水溶液，充分研磨后得到浆料C；

（2）将规格为15～35 PPI的聚合物海绵浸渍在浓度为5～20wt%的氢氧化钠水溶液中，升温至50～75℃并保温2～6h后，将聚合物海绵取出，用去离子水洗涤并甩干后得到聚合物海绵D；在常温下，将聚合物海绵D浸渍在浓度为0.5～3wt%的表面活性剂水溶液中,2～6h后取出,甩去多余的表面活性剂，在温度为40～80℃的条件下干燥处理，得到预处理的聚合物海绵E；

（3）将预处理的聚合物海绵E浸渍在步骤（1）制得的浆料C中，在常温下放置1～10min进行挂浆处理后,挤压排除多余的浆料，再在温度为40～80℃的条件下进行干燥处理；依次重复挂浆、干燥处理1～7次，得到钛酸钡泡沫陶瓷生坯；

（4）将步骤（3）制得的钛酸钡泡沫陶瓷生坯，以0.5～5℃/min的速率由室温升温至100～300℃，再以0.5～5℃/min的速率升温至500～700℃并保温0.5～2h后，以2～10℃/min的速率升温至1000～1500℃并保温1～5h后，随炉冷却至室温，得到钛酸钡泡沫陶瓷；

（5）用缓冲试剂或缓冲液、水和盐酸多巴胺，配制浓度为0.5～10g/L的多巴胺溶液；用碱调节pH 值至8.3～8.8，得到溶液F；将步骤（4）制得的钛酸钡泡沫陶瓷浸渍在溶液F中，常温下放置1～24h，再经去离子水洗涤、干燥后，得到多巴胺改性的钛酸钡泡沫陶瓷；

(6) 按体积计，将4～20份浓度为0.1～1wt%的稳定剂水溶液加入到100份浓度为0.03～0.3mol/L的新配制的银氨溶液中，混合均匀后，得到溶液G；将步骤（5）制得的多巴胺改性的钛酸钡泡沫陶瓷浸渍在溶液G中，常温下放置0.5～24h，得到纳米银负载钛酸钡泡沫陶瓷，再加入50～300份浓度为1～30g/L的还原剂水溶液，常温下放置0.1～5h，经去离子水洗涤、干燥后，得到微/纳米银负载的钛酸钡泡沫陶瓷。

本发明所述的聚合物海绵的聚合物材质为聚氨酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯中的任意一种。

所述的纳米钛酸钡的平均粒径≤100nm。