专利名称：一种载银二氧化钛抗菌剂及其制备方法
技术领域：
本发明属于环境催化材料技术领域，具体涉及一种二氧化钛微球负载银粒子的抗菌剂及其制备方法。
背景技术：
金属氧化物二氧化钛(TiO2)具有特殊的光催化功能，然而，由于其禁带宽度为 3. 2eV,所以，仅当波长小于387. 5nm的光照射时，价带上的电子才会被激发进入导带，形成带负电的高活性电子e_，并在价带上产生相应的空穴h+，在电场作用下分离并迁移到粒子表面，与水和氧气反应，生成羟基自由基(· 0H)和活性氧(02_)，从而与吸附在表面上的有害物质进行氧化还原反应。但是，电子-空穴对易复合，影响了其催化活性，且必须要有紫外光照射这一条件要求，所以限制了二氧化钛的应用。银具有很好的抗菌，杀菌作用，但是价格昂贵，缓释性能不好，在高温或者氧化气氛下容易变色。通过增加载体长径比，同时，与银结合起来，既可以降低二氧化钛电子-空穴复合，提高光催化活性，又可以不受外界条件影响，以少量的银，达到很好的抗菌效果，同时克服其易变色等缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光催化能力强，并同时具有杀菌功能的抗菌剂及其的制备方法，以克服现有无机抗菌材料二氧化钛电子对易与空穴复合和载银材料银释放快及易变色的不足。本发明提供的抗菌剂，由银粒子分布在具有长径比高达25-35的载体二氧化钛微球的表面或内部组成。其中，所述二氧化钛微球的直径为1. 5—2. 5 μ m，载银量为二氧化钛微球质量的0. 5-1. 5%。本发明所述的载银二氧化钛抗菌剂的制备方法如下
1、采用水热反应合成载体TiO2微球。将0. 1-0. 2M的TiCl3溶液和9-1IM的NaCl粉末用适量去离子水溶解，转移至250ml容量瓶中定容后，置反应釜中150-250°C水热反应14-18 小时，抽滤，洗涤，70-100°C烘干，研磨后300-500°C焙烧4_8小时。炉冷后取出即得到载体二氧化钛微球，直径为1. 5—2. 5 μ m。2、采用三种方法负载银，一种为络合反应和光还原相结合的方法，一种为直接光还原法，一种为过量浸渍法。络合反应和光还原相结合的方法可以使银分布在载体的表面，具体是按照载银量为二氧化钛微球质量分数的0. 5-1. 5%配置硝酸银溶液，按硝酸银和4，4-联吡啶质量浓度比为4-6:8-10配制4，4-联吡啶乙醇溶液，并将硝酸银乙醇溶液与4，4-联吡啶混合，然后加入到二氧化钛乙醇溶液中，35-50°C旋转蒸发后，加入60-85ml乙醇，在转速为100_200r/ min,254nm,96瓦紫外线灯照射下，光照1_3小时，抽滤，70-100°C干燥，制备出最终产物载银二氧化钛抗菌剂。直接光还原法可以使银分布在载体内部，具体是按照载银量为二氧化钛微球质量
3分数的0. 5-1. 5%，配置二氧化钛乙醇溶液20-30ml和硝酸银乙醇溶液45_55ml，除氧，在小于387. 5nm波长的紫外光，转速为150-200r/min的条件下，紫外光照二氧化钛乙醇溶液 20-40分钟，然后按照l-3ml/min的滴速往二氧化钛溶液中加入5_10ml硝酸银乙醇溶液，接着在相同条件下光照3-8分钟，滴加剩余硝酸银乙醇溶液后，继续光照1-3小时，经过抽滤， 75-85°C干燥，400-60(TC煅烧后得到最终产物载银二氧化钛抗菌剂。过量浸渍法可以使银分布在载体内部，具体是按照载银量为二氧化钛微球质量分数的0. 5-1. 5%，将二氧化钛加入硝酸银水溶液中，50-70°C旋转蒸发，400-600°C煅烧后制备出最终产物载银二氧化钛抗菌剂。本发明方法操作简单，合成的载体二氧化钛长径比高达25-35，可以有效地降低电子与空穴的复合，增强二氧化钛光催化抗菌效果；银的负载方法，可有效的控制银的分散性，使银分布在载体二氧化钛的表面或内部，以实现银的缓释和防止变色，同时，增强抗菌效果。
图ι是具有高长径比的TiA微球透射电镜照片。图2是三种载银TiA抗菌剂的透射电镜照片(a)络合反应与光还原结合法(b)直接光还原法(c)过量浸渍法。
具体实施例方式配置50ml溶液，含有0. 15M三氯化钛溶液和IOM氯化钠。在烘箱中200°C反应16 小时后，过滤洗涤，在85°C下干燥后于400°C煅烧4小时，缓慢冷却后进行粉碎，制备出二氧化钛微球载体。实施例1
1)将二氧化钛等体积浸渍于乙醇中，放入真空干燥箱中常温干燥，得A液；
2)按照二氧化钛与银质量比为100:1配制硝酸银乙醇溶液，硝酸银和4，4-联吡啶质量浓度比为5. 3:9. 75配制4，4_联吡啶乙醇溶液，并将硝酸银乙醇溶液和4，4_联吡啶乙醇溶液混合，得B液；
3)将A液与B液混合，40°C旋转蒸发，得粉末C；
4)在C中加入80ml乙醇，磁力搅拌器转速为150r/min，在254nm，96瓦紫外线灯照射下，光照2小时；
5)抽滤，80°C干燥，得到载银二氧化钛微球抗菌剂。实施例2:
1)按照二氧化钛和银质量比为100:1，配置二氧化钛乙醇溶液25ml和硝酸银乙醇溶液50ml，分别放置于光反应器和烧杯中，通入氮气除氧10分钟；
2)在254nm，96瓦紫外线灯照射下，磁力搅拌器转速为150r/min，光照二氧化钛乙醇溶液30分钟；
3)在保持相同光照，转速条件前提下，用蠕动泵往二氧化钛溶液中缓慢加入部分硝酸银乙醇溶液，控制滴速为2ml/min，继续光照5分钟；
4)用蠕动泵加入剩余硝酸银乙醇溶液，继续光照2小时；5)抽滤，80°C干燥后于500°C煅烧4小时，获得载银二氧化钛微球抗菌剂。
实施例3:
将二氧化钛加入硝酸银水溶液中，二氧化钛和银的质量比为100:1，60°C旋转蒸发后 500°C煅烧4小时，缓慢冷却后进行粉碎，制备出载银二氧化钛微球抗菌剂。
权利要求
1.一种载银二氧化钛抗菌剂，其特征在于由银粒子分布在具有长径比为25-35的载体二氧化钛微球的表面或内部；其中，所述二氧化钛微球的直径为1. 5—2. 5μπι，载银量为二氧化钛微球质量的0. 5-1. 5%。
2.如权利要求1所述的载银二氧化钛抗菌剂的制备方法，其特征在于具体步骤如下1、采用水热反应合成载体TiO2微球将0.1-0. 2Μ的TiCl3溶液和9-1IM的NaCl粉末用去离子水溶解，转移至容量瓶中定容后，置反应釜中150-250°C水热反应14-18小时，抽滤，洗涤，70-100°C烘干，研磨后300-500°C焙烧4-8小时；炉冷后取出即得到载体二氧化钛微球，直径为1.5—2.5μπι;2、采用三种方法负载银，一种为络合反应和光还原相结合的方法，一种为直接光还原法，一种为过量浸渍法；络合反应和光还原相结合的方法使银分布在载体的表面，其步骤为按照载银量为二氧化钛微球质量分数的0. 5-1. 5%配置硝酸银溶液，按硝酸银和4，4-联吡啶质量浓度比为 4-6 8-10配制4，4-联吡啶乙醇溶液，并将硝酸银乙醇溶液与4，4-联吡啶混合，然后加入到二氧化钛乙醇溶液中，35-50°C旋转蒸发后，加入60-85ml乙醇，在转速为100-200r/min，波长为2Mnm的96瓦紫外线灯照射下，光照1_3小时，抽滤，70-100°C干燥，制得最终产物载银二氧化钛抗菌剂；直接光还原法使银分布在载体内部，其步骤为按照载银量为二氧化钛微球质量分数的0. 5-1. 5%，配置二氧化钛乙醇溶液20-30ml和硝酸银乙醇溶液45_55ml，除氧，在小于 387. 5nm波长的紫外光，转速为150-200r/min的条件下，紫外光照二氧化钛乙醇溶液20-40 分钟，然后按照l-3ml/min的滴速往二氧化钛溶液中加入5_10ml硝酸银乙醇溶液，接着在相同条件下光照3-8分钟，滴加剩余硝酸银乙醇溶液后，继续光照1-3小时，经过抽滤， 75-85°C干燥，400-60(TC煅烧后制得最终产物载银二氧化钛抗菌剂；过量浸渍法使银分布在载体内部，其步骤为按照载银量为二氧化钛微球质量分数的 0. 5-1. 5%，将二氧化钛加入硝酸银水溶液中，50-70°C旋转蒸发，400-600°C煅烧后制得最终产物载银二氧化钛抗菌剂。
全文摘要
本发明属于环境催化材料技术领域，具体为一种载银二氧化钛抗菌剂的制备方法。该抗菌剂由银粒子分布在具备高长径比的载体二氧化钛微球的表面或内部组成。制备方法包括二氧化钛微球的制备和银粒子负载，其中银粒子负载采用如下3种络合反应和光还原相结合的方法，直接光还原法，过量浸渍法。本发明方法操作简单，合成的载体二氧化钛具备高长径比，高结晶度，可以有效地降低电子与空穴的复合，增强二氧化钛光催化抗菌效果；银的负载方法，可有效的控制银的分散性，使银分布在载体二氧化钛的表面或内部，以实现银的缓释和防止变色，同时，增强抗菌效果。
文档编号A01P3/00GK102205244SQ20111009239
公开日2011年10月5日 申请日期2011年4月13日 优先权日2011年4月13日
发明者唐幸福, 孙亮, 操婧婷, 曹青青, 杨兴业, 胡冰清, 黄志伟 申请人:复旦大学