一种纳米氧化锌包裹纳米银抗菌复合材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及纳米氧化锌复合材料技术领域，具体为一种纳米氧化锌包裹纳米银抗菌复合材料的制备方法。本发明专利技术通过助剂辅助合成多孔纳米氧化锌，合成表面多孔、比表面积大、吸附力强的多孔纳米氧化锌，再对多孔纳米氧化锌进行表面改性处理，通过改性后的纳米氧化锌不易团聚，表面改性纳米银可顺利进入表面改性纳米氧化锌的孔隙中制得由表面改性纳米氧化锌包裹表面改性纳米银的复合材料，该复合材料光催化效率高吸附能力强，可以有效吸附分解甲醛等污染性气体，达到去除甲醛的目的，同时复合材料表面的氧化锌吸附细菌杀菌后，包裹在复合材料里面的银进一步杀灭细菌，从而提高了复合材料的抗菌杀菌能力。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米氧化锌包裹纳米银抗菌复合材料的制备方法
本专利技术涉及纳米氧化锌复合材料
，尤其涉及一种纳米氧化锌包裹纳米银抗菌复合材料的制备方法。
技术介绍
近年来，随着社会的迅速发展和物质生活水平的不断提高，人们对自身生存环境的要求也日益提高，因此抗菌材料也得到广泛关注。其中纳米氧化锌是当前研究较为活跃的绿色抗菌剂之一。纳米氧化锌是一种宽禁带II，VI族化合物半导体材料，具有规整的六角形纤锌矿结构，且尺寸小，比表面积大，表现出非常高的化学活性。因其在紫外光照射下优异的光催化活性，能够分解有机物质，起到抗菌和除臭的作用，同时因其价格低廉、资源丰富，在陶瓷、化工、电子、光学、生物，医药等领域有重要的应用价值。近年来，如何提高纳米氧化锌的光催化活性特别是可见光的催化活性是科学界的研究热点之一，纳米氧化锌抗菌性能的高低很大程度上取决于其光催化活性的强弱，因此对纳米氧化锌材料进行改性具有重要的意义，氧化锌半导体表面沉积贵金属和对氧化锌进行金属离子掺杂是最常见的方法。贵金属沉积通常是在氧化锌表面沉积Ag或Pd。中国专利文献CN107376905A公开了一种可降解甲醛的Ag/ZnO复合材料的制备方法，该方法通过物理气相沉积将Ag纳米颗粒分散在ZnO表面。金属离子掺杂氧化锌中，根据掺杂种类可分为过渡金属离子掺杂、碱金属掺杂、碱土金属掺杂和稀土金属离子掺杂等。其中银离子因其本身具有抗菌性能且掺杂氧化锌后能改变氧化锌表面性质，能大幅提升氧化锌的光催化效率而被广泛应用。但是，通过Ag沉积改善的方法对气压、温度、设备均有较高要求，直接导致生产成本高，不经济。银离子掺杂纳米氧化锌，因银离子的半径远大于锌离子的半径使得银离子很难进入氧化锌的晶格，使得大部分银离子扩散在氧化锌颗粒表面。此方法限制了银的添加量，同时削弱了银的协同抗菌作用。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供一种光催化效果及抗菌效果好，且在可见光区具有光催化效应纳米氧化锌包裹纳米银抗菌催化复合材料的制备方法，该制备方法简单易行。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案。一种纳米氧化锌包裹纳米银抗菌复合材料的制备方法，包括以下步骤：制备多孔纳米氧化锌：搅拌锌盐溶液的同时向锌盐溶液中加入氢氧化钠溶液和助剂的分散液，搅拌混合物3-5h后静置，然后过滤并收集沉淀物，将沉淀物置于400-800℃下热处理4-6h，得到多孔纳米氧化锌；所述氢氧化钠的物质的量为锌盐物质的量的0.9-1.1倍，所述助剂的质量为锌盐质量的1-5％。优选的，所述锌盐是硝酸锌、乙酸锌、氯化锌或硫酸锌。优选的，所述分散剂选自十六烷基三甲基溴化铵、SBA-15分子筛、MCM-41、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠、聚乙二醇400(PEG-400)中的至少一种。优选的，所述锌盐溶液、氢氧化钠溶液和助剂的分散液的溶剂均为水。制备表面改性纳米氧化锌：将硅烷偶联剂和多孔纳米氧化锌分散在溶剂中，然后在75-80℃，pH值为4-10的环境下回流4-6h，收集沉淀物并干燥，得到表面改性纳米氧化锌；所述硅烷偶联剂与纳米氧化锌的质量比为1-3∶10。优选的，用于制备表面改性纳米氧化锌的硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、苯基氨丙基三甲氧基硅烷、γ--氨丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷。优选的，硅烷偶联剂和多孔纳米氧化锌分散在无水乙醇中。制备表面改性纳米银粉：向pH值为3-4的硅烷偶联剂溶液中加入纳米银粉，在40-50℃的条件下对混合物进行分散处理，收集沉淀物并干燥，得到表面改性纳米银粉；所述硅烷偶联剂溶液中的硅烷偶联剂与纳米银粉的质量比为2-4∶10。优选的，用于制备表面改性纳米银粉的硅烷偶联剂为十二烷基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。优选的，所述硅烷偶联剂溶液的溶剂为无水乙醇。制备复合粉体：向表面改性纳米氧化锌的分散液中滴加表面改性纳米银粉的分散液，滴加完毕后使混合物在70-80℃下回流3-5h，收集沉淀物并对沉淀物进行热处理，得到复合粉体。优选的，制备复合粉体时，将沉淀物置于300-500℃下热处理3-5h。优选的，表面改性纳米银粉与表面改性纳米氧化锌的质量比为1-3∶10。优选的，表面改性纳米银粉的分散液中，表面改性纳米银粉的质量与溶剂的体积比为小于或等于50g/L。优选的，表面改性纳米银粉的分散液的溶剂为无水乙醇。优选的，表面改性纳米氧化锌的分散液的体积小于或等于1L时，表面改性纳米银粉的分散液的滴加速度为0.1mL/2-6S。优选的，表面改性纳米银粉的分散液的溶剂为无水乙醇与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术通过助剂辅助合成多孔纳米氧化锌，合成表面多孔、比表面积大、吸附力强的多孔纳米氧化锌，再对多孔纳米氧化锌进行表面改性处理，通过改性后的纳米氧化锌不易团聚，其与经硅烷偶联剂改性后的表面改性纳米银反应时，因其多孔和比表面积大的特点使得表面改性纳米银可顺利进入表面改性纳米氧化锌的孔隙中，表面改性纳米银与表面改性纳米氧化锌发生接枝反应，最后制得由表面改性纳米氧化锌包裹表面改性纳米银的复合材料。在光催化方面，本专利技术制备的表面改性纳米氧化锌产生的光生电子不断迁移到贵金属导带中，空穴则留在半导体氧化锌的价带上，减少了光生电子和空穴的复合几率，扩展了吸收波长的范围，从而极大提高了光催化效率，无需紫外光照射，在可见光下即具有杀菌和去甲醛的功效。本专利技术制备的纳米氧化锌包裹银的复合材料的吸附能力强，可以有效吸附分解甲醛等污染性气体，达到去除甲醛的目的，同时复合材料表面的氧化锌吸附细菌杀菌后，包裹在复合材料里面的银进一步杀灭细菌，从而提高了复合材料的抗菌杀菌能力。本专利技术通过表面改性纳米氧化锌与表面改性纳米银反应合成纳米氧化锌包裹纳米银复合材料，不仅解决了贵金属沉积纳米氧化锌生产成本高的问题，同时也解决了银离子掺杂氧化锌困难的问题，制备方法简单易于生产，所制备的复合材料光催化活性高，抗菌灭菌效果好。具体实施方式为了更充分的理解本专利技术的
技术实现思路
，下面结合具体实施例对本专利技术的技术方案作进一步介绍和说明。实施例1本实施例提供一种纳米氧化锌包裹纳米银抗菌复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：(1)将硝酸锌溶解在水中形成均一的溶液，然后向其中加入十六烷基三甲基溴化铵的分散液(水为溶剂)，十六烷基三甲基溴化铵的添加量为硝酸锌质量的3％，在搅拌的情况下，快速倒入与硝酸锌等摩尔的氢氧化钠溶液，在室温(25-30℃)下搅拌3h，然后静置反应液，24h内过滤收集沉淀，沉淀经过多次水洗后置于400℃下热处理4h，得到多孔纳米氧化锌。用粒度仪观测所得多孔纳米氧化锌的粒径本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米氧化锌包裹纳米银抗菌复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n制备多孔纳米氧化锌：搅拌锌盐溶液的同时向锌盐溶液中加入氢氧化钠溶液和助剂的分散液，搅拌混合物3-5h后静置，然后过滤并收集沉淀物，将沉淀物置于400-800℃下热处理4-6h，得到多孔纳米氧化锌；所述氢氧化钠的物质的量为锌盐物质的量的0.9-1.1倍，所述助剂的质量为锌盐质量的1-5％：/n制备表面改性纳米氧化锌：将硅烷偶联剂和多孔纳米氧化锌分散在溶剂中，然后在75-80℃，pH值为4-10的环境下回流4-6h，收集沉淀物并干燥，得到表面改性纳米氧化锌；所述硅烷偶联剂与纳米氧化锌的质量比为1-3∶10；/n制备表面改性纳米银粉：向pH值为3-4的硅烷偶联剂溶液中加入纳米银粉，在40-50℃的条件下对混合物进行分散处理，收集沉淀物并干燥，得到表面改性纳米银粉；所述硅烷偶联剂溶液中的硅烷偶联剂与纳米银粉的质量比为2-4∶10；/n制备复合粉体：向表面改性纳米氧化锌的分散液中滴加表面改性纳米银粉的分散液，滴加完毕后使混合物在70-80℃下回流3-5h，收集沉淀物并对沉淀物进行热处理，得到复合粉体。/n

【技术特征摘要】
1.一种纳米氧化锌包裹纳米银抗菌复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
制备多孔纳米氧化锌：搅拌锌盐溶液的同时向锌盐溶液中加入氢氧化钠溶液和助剂的分散液，搅拌混合物3-5h后静置，然后过滤并收集沉淀物，将沉淀物置于400-800℃下热处理4-6h，得到多孔纳米氧化锌；所述氢氧化钠的物质的量为锌盐物质的量的0.9-1.1倍，所述助剂的质量为锌盐质量的1-5％：
制备表面改性纳米氧化锌：将硅烷偶联剂和多孔纳米氧化锌分散在溶剂中，然后在75-80℃，pH值为4-10的环境下回流4-6h，收集沉淀物并干燥，得到表面改性纳米氧化锌；所述硅烷偶联剂与纳米氧化锌的质量比为1-3∶10；
制备表面改性纳米银粉：向pH值为3-4的硅烷偶联剂溶液中加入纳米银粉，在40-50℃的条件下对混合物进行分散处理，收集沉淀物并干燥，得到表面改性纳米银粉；所述硅烷偶联剂溶液中的硅烷偶联剂与纳米银粉的质量比为2-4∶10；
制备复合粉体：向表面改性纳米氧化锌的分散液中滴加表面改性纳米银粉的分散液，滴加完毕后使混合物在70-80℃下回流3-5h，收集沉淀物并对沉淀物进行热处理，得到复合粉体。


2.根据权利要求1所述的纳米氧化锌包裹纳米银抗菌复合材料的制备方法，其特征在于，所述锌盐是硝酸锌、乙酸锌、氯化锌或硫酸锌。


3.根据权利要求1所述的纳米氧化锌包裹纳米银抗菌复合材料的制备方法，其特征在于，所述分散剂选自十六烷基三甲基溴化铵、SBA-15分子筛、MCM-41、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠、聚乙二醇400(PEG400)中的至少一种。


4.根据权利要求1所述的纳米氧化锌包裹纳米银抗菌复合材料的制备方法，其特征在于，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈海华，
申请(专利权)人：广东红树林新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44