[发明专利]一种二氧化钛纳米管阵列三元复合抗菌材料及抗菌金属

权利要求书

1.一种二氧化钛纳米管阵列三元复合抗菌材料，其特征在于，

在二氧化钛纳米管阵列基材上负载有纳米银颗粒和碳量子点，所述二氧化钛纳米管阵列基材为高度有序且垂直取向的纳米管状结构，所述纳米管状结构的直径为48～55nm，长度为1～2μm；

通过X射线光电子能谱显示，所述三元复合抗菌材料中存在银、碳、氧与钛四种元素，其中：

在Ag 3d谱图中，366.8eV与373.4eV的峰分别对应于Ag 3d5/2与Ag 3d3/2，自旋能分离为6.6eV；对于C1s光谱，284.0eV、285.0eV与288.1eV的峰分别对应于C-C、C-O与C＝O键；

而对于O1s光谱，529.2eV、530.9eV与532.5eV的峰分别归因于Ti-O、C＝O与C-O键；

由C1s谱图与O1s谱图中，CDs与TiO₂纳米管之间存在着碳-氧键，CDs与TiO₂之间存在的界面结合有利于光生电子的转移，促进光催化剂活性的提高；

在Ti 2p谱图与C1s谱图中都没有Ti-C键的峰，这说明CDs是固定在TiO₂纳米颗粒的表面而不是掺杂到TiO₂中；

Ti 2p谱图所示，458.0eV与463.8eV的峰分别对应于Ti 2p3/2与Ti 2p1/2，自旋能分离为5.8eV，表明Ti⁴⁺氧化态的存在。

2.根据权利要求1所述的三元复合抗菌材料，其特征在于，

所述纳米银颗粒均匀分布在纳米管状结构的内、外表面上；

所述碳量子点均匀分布在纳米管状结构的内、外表面上。

3.根据权利要求1所述的三元复合抗菌材料，其特征在于，

所述纳米银颗粒沉积在纳米管状结构的开口处和顶端，所述纳米银颗粒的粒径为40～100nm。

4.根据权利要求1所述的三元复合抗菌材料，其特征在于，

所述三元复合抗菌材料中，银元素的原子百分比为0.3～9.24wt％；碳元素的原子百分比为7.28～11.73wt％；氧元素的原子百分比为41.80～60.03wt％；钛元素的原子百分比为32.39～37.23wt％。

5.根据权利要求1所述的三元复合抗菌材料，其特征在于，

所述纳米银颗粒和碳量子点通过一步溶剂热法负载至所述二氧化钛纳米管阵列基材上，其中所述二氧化钛纳米管阵列基材为锐钛矿相TNTA，所述碳源为乙二醇，所述银源为AgNO₃。

6.根据权利要求5所述的三元复合抗菌材料，其特征在于，

所述二氧化钛纳米管阵列基材为锐钛矿相TNTA，锐钛矿相TNTA由下面方法制备，具体步骤如下：

步骤1：制备预设尺寸的钛片和反应液，其中，反应液配比为：98vol％的乙二醇+2vol％的水+0.3wt％的NH₄F；

步骤2：将两片钛片分别与直流电源的正、负极连接，并将两钛片放于搅拌均匀的反应液内；

步骤3：接通电源，氧化电压调至30V，低速搅拌；

步骤4：反应1h后，取出阳极钛片，用去离子水与无水乙醇洗涤，制得煅烧前的TNTA；

步骤5：将煅烧前的TNTA放于坩埚内，马弗炉空气氛围下450℃高温煅烧2h，升温与降温速度均为2℃/min，最终生成锐钛矿相TNTA。

7.根据权利要求5所述的三元复合抗菌材料，其特征在于，

所述一步溶剂热法包括如下步骤，

步骤1：在无光条件下，向乙二醇中加入AgNO₃形成混合液，将混合液倒入聚四氟乙烯反应釜中，其中，1ml乙二醇中添加0.04～4mg AgNO₃；

步骤2：将煅烧后的TNTA放入混合液中，180～200℃反应2～10h；

步骤3：将反应后的TNTA洗涤后干燥，即得三元复合抗菌材料。