[发明专利]复合溶胶

说明书

粒径为3nm至100nm的二氧化硅颗粒的胶体分散体，所述颗粒上吸附有一种或多种金属的离子，所述金属选自原子序数为21‑31、39‑46、48‑50、57‑82和89‑93的金属；以及制备分散体的方法。该分散体可用于各种使用金属的领域。

发明领域

本发明涉及含有金属离子、特别是多价金属离子的胶体溶胶。更具体地，本发明涉及包含二氧化硅纳米颗粒的这样的材料，所述颗粒上已吸附有金属离子，例如多价金属离子。本发明还涉及制备这样的材料和在不同应用(例如，需要杀生物或其他效果的应用)中使用它们的方法。

背景和现有技术

纳米技术是在原子尺度上操纵物质的科学和商业。借助于各种种类的纳米技术生产的材料开始用于日常生活的许多领域，例如化妆品、服装织物、运动器材、油漆、包装、食品等，并且已经例如作为催化剂在许多重要的工业过程中使用了一段时间。在未来，我们无疑会看到总体上纳米材料的、尤其是涉及过渡金属的纳米材料的更多应用。

过渡金属离子，尤其是铜离子(单独或在铜络合物中)，已被用于消毒液体、固体和人体组织几个世纪。今天，铜被用作净水剂、除藻剂、杀真菌剂、杀线虫剂、杀软体动物剂以及抗菌和防污剂。铜还显示出有效的抗病毒活性。

二价过渡金属(如Ni(II)、Co(II)、Cu(II)和Zn(II))以及镧系离子与Schiff碱配体的络合物已显示具有杀菌和/或杀真菌活性。

现有技术描述了胶体形式的过渡金属(例如胶体银和铜)在各种应用中作为杀生物剂的制备和用途。粒径和粒径分布通常被描述为这种胶体分散体的重要性质，尽管它们的值很少被指定。在一些现有技术中，陈述了希望至少50%的颗粒具有小于15纳米的粒径。当贵金属的纳米颗粒用作杀生物剂或用于提供其它功能时，只有颗粒表面的金属原子能够与微生物或不同种类或与反应物接触和相互作用，以提供抗微生物效果，或者例如促进产品的形成。颗粒内部的金属原子无法进入颗粒外部的环境，因此没有杀生物或其他活性。令n_s和n_t分别表示例如贵金属原子的表面原子数和原子总数。比率n_s / n_t被称为该贵金属的分散度，并且是贵金属在应用中非常重要的性质，所述应用例如许多催化应用或杀生物应用，其中它们的性能取决于它们暴露于其环境中的原子数。分散度随粒径迅速降低。在例如银的纳米颗粒的情况下，当粒径从1纳米增加到5纳米时，分散度因此从约85%降低至约30%。15纳米颗粒的分散度小于10%，表明超过90%的金属在颗粒内部属于无活性。

WO2011/037523公开了稳定的胶体分散体，其包含已吸附一价离子Ag ⁺的二氧化硅载体颗粒。

US20050084632(Urlaub等人)描述了一种用于中和产品包装的顶部空间中所含气味的方法，该方法包括配制经不同改性的高表面积材料的混合物的步骤，所述材料可以是例如颗粒表面上可吸附有Cu²⁺或Ag⁺离子的二氧化硅颗粒的水性分散体的形式。然而，铜离子或银离子的含量非常低。此外，US20050084632中描述的分散体对于胶凝不稳定，如对US20050084632的材料指出的在-5和-20毫伏之间的极低(绝对值)Z-电位所示。

凝结是一种过程，涉及胶体颗粒聚集成更大尺寸的颗粒，其最终可作为沉淀物沉降或漂浮在表面上。通常通过添加电解质来实现凝结。当将电解质添加到胶体溶液中时，溶胶颗粒吸收带相反电荷的离子，从而中和表面电荷，这促进了颗粒聚集。