一种大孔二氧化钛载纳米银抗菌助剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种大孔二氧化钛载纳米银抗菌助剂的制备方法，先使用聚苯乙烯胶球制备成胶体晶体模板；再将钛酸四乙酯与无水乙醇的混合溶液通过滴管滴加到胶体晶体模板上直到其完全湿润，通过溶胶‑凝胶法制备出三维有序的大孔二氧化钛；最后将大孔二氧化钛没入AgN03溶液中，然后通过伽玛射线辐照，将纳米银粒子负载在TiO2上，而形成大孔二氧化钛载纳米银抗菌助剂。本发明专利技术将单质银负载在TiO2上，不仅可降低银系无机抗菌剂成本、充分利用载体的高比表面积，还可将载银抗菌剂添加到衣物纤维、塑料、建材和家用电器中，从而扩大抗菌材料的应用范围。

Preparation method of macroporous titanium dioxide loaded nano silver antibacterial auxiliary agent

The invention discloses a method for preparing macroporous TiO2 nanometer silver antibacterial agent, the first rubber ball was prepared using polystyrene colloidal crystal template; then the mixed solution of four ethanol and ethyl titanate by dropper to colloidal crystal template until completely wet by sol gel prepared by macroporous TiO2 three-dimensional ordered macroporous titania; and finally into the AgN03 solution, and then through the gamma ray irradiation, the silver nanoparticles loaded on TiO2, and the formation of macroporous TiO2 nanometer silver antibacterial agent. The invention of silver loaded on TiO2, not only can reduce the silver series inorganic antibacterial agent cost, make full use of the carrier of high specific surface area, can also be carrying silver antibacterial agent is added to the clothing fibers, plastics, building materials and household appliances, so as to expand the scope of application of antibacterial materials.

【技术实现步骤摘要】
一种大孔二氧化钛载纳米银抗菌助剂的制备方法
本专利技术属于新型塑料抗菌助剂制备领域，具体涉及一种大孔二氧化钛负载纳米银抗菌助剂的制备方法。技术背景人们每天都接触各类带菌的物体，如电话、洗衣机、电脑、电器开关等，它们都会成为细菌的污染源和疾病传播源。为此，研究者们开展了各种抗菌材料及其抗菌制品的研究工作。在各种抗菌制品中，抗菌塑料由于与人们生活密切相关，近年来被广泛关注。抗菌塑料的研究工作始于20世纪80年代，近年来，日本、美国和西欧等发达国家的抗菌塑料都有很大发展，特别是日本，抗菌塑料的应用面很广，涉及到家电、食品包装、文化用品、厨房用品、汽车配件和电线电缆等许多方面，现在又将抗菌塑料应用于建筑材料和室内装饰材料中。在国内，抗菌产品行业刚刚起步，随着人们对健康问题的重视，抗菌塑料未来将会有不可预估的市场前景。抗菌塑料是抗菌材料中的一个分支，是一类具有抗菌功能的材料，通常是指在塑料中添加抗菌剂，使塑料本身具有抗菌性，可在一定时间内抑制或杀死玷污在塑料上的细菌；其与常规的化学和物理方法相比，使用抗菌塑料杀菌时效长，既经济又方便。现有的抗菌剂可分为有机抗菌剂、无机抗菌剂、天然抗菌剂以及刚起步的高分子抗菌剂四大类。天然抗菌剂主要由天然植物提取而得，资源有限；有机抗菌剂虽然已有几十年的应用历史，但易产生耐药性且分解产物经常有毒；高分子抗菌剂起步较晚，研究不成熟；无机抗菌剂具有稳定、安全、抗菌谱广、适于高温加工等优点，成为首选的抗菌剂。无机纳米抗菌剂是以纳米技术为基础而研制成的纳米级的新型抗菌产品，由于具有量子效应、小尺寸效应和极大的比表面积，其具有传统无机抗菌剂所无法比拟的优良抗菌性能，且安全性极高，是一种长效、耐热的抗菌剂。如纳米银具有超强的活性及渗透性，其杀菌作用是普通银的数百倍。另外，纳米银具有独特的表面电子特性，使其可以与细菌蛋白质分子上的疏基、胺基等吸电子基团形成配体，从而进一步增强抗菌效果。光触媒类抗菌剂中TiO2以其毒性低、对皮肤无刺激、在紫外光激发下具有即效、长久以及广谱的抗菌性能而为目前最广泛研究的光催化抗菌剂。TiO2抗菌剂的光催化杀菌机理可解释如下：TiO2是一种半导体光催化剂，具有能带结构，当TiO2受到能量大于或等于禁带宽度的光激发时，TiO2中的电子从价带跃迁到导带，电子（e-）-空穴（h+）对在光催化剂表面形成。TiO2表面的O2俘获产生的负离子生成O2–，带正电的空穴和TiO2的表面的OH–、H2O反应产生-OH。最后，产生的O2–和-OH具有较强的活性，可把细胞中的有机化合物氧化成CO2和H2O。因此，TiO2不仅能够起到杀菌，同时具有分解异味气体、内毒素甚至清除细菌残骸的作用。然而，单独使用Ag+或TiO2作为抗菌剂的局限性都很大。金属银的价格昂贵，且重金属离子的释放将对环境和人体健康产生不利影响，此外Ag+化学性质活泼，容易转变为棕色的氧化银或黑色的单质银，不宜应用在浅色制品中。TiO2在光的照射下才能发挥出抗菌效果，而在许多长年无光照射场合应用受到限制。因此，很多科学家致力于研究Ag/TiO2。纳米复合抗菌剂，它既利用了银离子化合物的一般杀菌作用，又利用了二氧化钛在光催化作用下的强化杀菌作用，最小化地释放潜在的毒性离子。这种新型无机纳米抗菌剂引起人们的高度重视。塑料制品（涉及到食品包装、家用电器、卫生间设施、厨房用具等领域）在日常生活中接触频繁，除了生物降解塑料外，大多数塑料受细菌侵害并不分解，因此大多数塑料制品表面易沾染和滋生多种致病细菌且成为传染疾病的媒介，特别是在潮湿环境中，细菌更容易在塑料表面繁殖，造成塑料外观不良，并且产生难闻的恶臭气味，同时损害人体健康。因此研究开发添加Ag/TiO2抗菌剂的抗菌塑料对净化环境、提高人们健康水平具有积极和重要意义将单质银负载在TiO2上，不仅可降低银系无机抗菌剂成本、充分利用载体的高比表面积，还可将载银抗菌剂添加到衣物纤维、塑料、建材和家用电器中，从而扩大抗菌材料的应用范围。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种大孔二氧化钛负载纳米银抗菌助剂的制备方法。本专利技术的技术方案如下：一种大孔二氧化钛载纳米银抗菌助剂的制备方法，包括以下步骤：（1）使用聚苯乙烯胶球制备成胶体晶体模板；（2）将钛酸四乙酯与无水乙醇的混合溶液通过滴管滴加到胶体晶体模板上直到其完全湿润，通过溶胶-凝胶法制备出三维有序的大孔二氧化钛；（3）将大孔二氧化钛没入AgN03溶液中，然后通过伽玛射线辐照，将纳米银粒子负载在TiO2上，而形成大孔二氧化钛载纳米银抗菌助剂。进一步方案，所述步骤（1）中胶体晶体模板是通过以下两种方法之一进行组装而成：第一种方法是将聚苯乙烯乳液超声处理后加入一个干净的表面皿中，再将表面皿置入烘箱中将溶剂水慢慢的蒸发完毕，在表面皿底部留下一层彩色的胶体晶体膜，即为胶体晶体模板；第二种方法是将聚苯乙烯乳液稀释四十倍后放入一个干净的烧杯中，然后取一干净的载波片竖着倾斜放入烧杯中，然后将烧杯置入水浴中直至聚苯乙烯乳液中溶剂水蒸发完毕，则在载波片上产生一层胶体晶体膜，即为胶体晶体模板。步骤（2）中，将聚苯乙烯胶体晶体模板粉末均匀的摊涂在布氏漏斗底部的滤纸上，用真空泵对布氏漏斗施加负压，将钛酸四乙酯与无水乙醇按质量比为7:3混合而成的混合溶液通过滴管滴加到聚苯乙烯胶体晶体模板粉末上直至完全湿润；然后将其置于空气中进行干燥，干燥后用四氢呋喃作溶剂通过索氏抽提装置抽提而除去多余的聚苯乙烯晶体模板粉末，从而得到三维有序的大孔二氧化钛。所述步骤（3）中的纳米银粒子是由硝酸银经钴60伽马射线辐照还原而成的，纳米银粒子的含量和尺寸是由硝酸银溶液浓度与钴60伽马射线辐照剂量率进行调节。步骤（3）中，将大孔二氧化钛用滤纸包覆后没入AgN03溶液中，并加入异丙醇作为自由基捕捉剂，浸泡三天后通入氮气，然后置入钴60源室辐照，辐照完成后将样品取出，并用蒸馏水清洗掉表面的纳米银后烘干，即得到大孔二氧化钛载体纳米银。本专利技术使用由粒径尺寸为497nm的表面羧基化的聚苯乙烯胶球制备的胶体晶体模板，再通过溶胶-凝胶法制备了孔径为350纳米的三维有序的大孔二氧化钛，然后没入AgN03溶液中通过伽玛射线辐照，辐照产生的水和电子将Ag+在孔中原位还原并使Ag纳米晶附着在孔壁上，从而形成Ag/Ti02三维有序的大孔复合材料。本专利技术采用钴60辐射胶体晶体模板法制备大孔二氧化钛载体纳米银，纳米银生成后会沉积在二氧化钛的表面，避免了纳米粒子自身的团聚，使得到纳米银的尺寸更小（约几十个纳米）且分布更均匀。所以本专利技术采用大孔二氧化钛载体纳米银作为抗菌剂与传统的银系抗菌剂相比，大孔二氧化硅载体纳米银作为抗菌剂具有以下优势：（1）本专利技术通过辐照还原法生产大孔二氧化钛载体纳米银，产品中无其他杂质，纯度高；且经伽玛射线辐照后得到的银纳米颗粒尺寸小，并且分布均匀；（2）本专利技术制备的大孔二氧化钛作为载体，其比表面积高，使得银纳米粒子在材料中的分散度更高；（3）大孔二氧化钛载体纳米银在复合材料中会持续稳定地释放出银离子，使得复合材料抗菌效果更稳定；在银含量相同的条件下，大孔二氧化钛载体纳米银在复合材料中的分布更为均匀，抗菌效果更好；（3）大孔二氧化钛载体纳米银与基材树脂间的分散相容性更好，大孔二氧化钛载体纳米银本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大孔二氧化钛载纳米银抗菌助剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）使用聚苯乙烯胶球制备成胶体晶体模板；（2）将钛酸四乙酯与无水乙醇的混合溶液通过滴管滴加到胶体晶体模板上直到其完全湿润，通过溶胶‑凝胶法制备出三维有序的大孔二氧化钛；（3）将大孔二氧化钛没入AgN03溶液中，然后通过伽玛射线辐照，将纳米银粒子负载在TiO2 上，而形成大孔二氧化钛载纳米银抗菌助剂。

【技术特征摘要】
1.一种大孔二氧化钛载纳米银抗菌助剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）使用聚苯乙烯胶球制备成胶体晶体模板；（2）将钛酸四乙酯与无水乙醇的混合溶液通过滴管滴加到胶体晶体模板上直到其完全湿润，通过溶胶-凝胶法制备出三维有序的大孔二氧化钛；（3）将大孔二氧化钛没入AgN03溶液中，然后通过伽玛射线辐照，将纳米银粒子负载在TiO2上，而形成大孔二氧化钛载纳米银抗菌助剂。2.根据权利要求1所述一种大孔二氧化钛载纳米银抗菌助剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中胶体晶体模板是通过以下方法组装而成：将聚苯乙烯乳液超声处理后加入一个干净的表面皿中，再将表面皿置入烘箱中将溶剂水慢慢的蒸发完毕，在表面皿底部留下一层彩色的胶体晶体膜，即为胶体晶体模板。3.根据权利要求1所述一种大孔二氧化钛载纳米银抗菌助剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中胶体晶体模板是通过以下方法组装而成：将聚苯乙烯乳液稀释四十倍后放入一个干净的烧杯中，然后取一干净的载波片竖着倾斜放入烧杯中，然后将烧杯置入水浴中直至聚苯乙烯乳液中溶剂水蒸发完毕，则在载波片上产生一层胶体晶体膜，即为胶体晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨桂生，计娉婷，朱敏，廖雄兵，
申请(专利权)人：合肥杰事杰新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34