一种二氧化硅负载多金属纳米颗粒及其制备方法及其抗菌应用技术

本发明专利技术公开了一种二氧化硅负载多金属纳米颗粒的制备方法，包括如下步骤：1)将复合金属盐、硅源和酸溶于水中混合，引入挥发性有机溶剂，混合均匀形成胶体溶液或均相溶液，得前驱体溶液；2)将所得前驱体溶液经过雾化器形成气溶胶液滴；3)将形成的气溶胶液滴导入高温管式炉中进行煅烧，形成纳米粉体颗粒，即二氧化硅负载多金属纳米颗粒。本发明专利技术首次提出采用气溶胶法制备二氧化硅包覆银铜双纳米合金纳米颗粒，可有效解决现有制备二氧化硅包覆银铜双纳米颗粒的技术难题，所得复合材料可对多种细菌表现出良好的抑制和消杀作用；且涉及的制备方法简单、操作方便，适合推广应用。适合推广应用。

【技术实现步骤摘要】
1:100～10:1。
[0015]上述方案中，所述复合金属盐引入的金属单质两两之间的质量比为1:(0.1～10):(0.1～10)。
[0016]上述方案中，所述挥发性有机溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、二甲基甲酰胺、乙酸、乙腈中的一种或几种；挥发性有机溶剂与复合金属盐的液固比为(1～50):1ml:g。
[0017]上述方案中，所述气溶胶液滴的粒径为0.01-200μm。
[0018]上述方案中，步骤2)中形成气溶胶液滴的雾化方式可选用超声波雾化器、空气压缩式雾化器、离心雾化等雾化方式。
[0019]上述方案中，步骤3)中所述煅烧温度为100～1600℃，煅烧时间为0.1～60s。
[0020]上述方案中，步骤3)中采用的煅烧气氛为空气、N2、Ar、CO2、O2、He或其他混合气体。
[0021]优选的，所述二氧化硅负载多金属纳米颗粒进一步进行高温活化，采用的温度为 100～1600℃，时间为1～72h，活化气氛包括Air、N2、Ar、H2、He、O2、CO、CO2等气体及其混合气体。
[0022]根据上述方案制备的二氧化硅负载多金属纳米颗粒，其中多金属纳米颗粒包括银纳米颗粒、铜纳米颗粒和锌纳米颗粒中的两种以上，且被包覆在多孔二氧化硅微球中。
[0023]上述方案中，所述二氧化硅负载多金属纳米颗粒的粒径为100～600nm；其中包覆的金属纳米颗粒粒径为1～20nm。
[0024]将上述方案所得二氧化硅负载多金属纳米颗粒进行抗菌应用，适用的菌种包括双球菌、链球菌、葡萄球菌等球菌，枯草芽孢杆菌、炭疽芽孢杆菌等杆菌；具有广谱抗菌性。
[0025]本专利技术所述气溶胶法利用雾化装置，使前驱体溶液分散为单分散性较高的液滴进入反应阶段，达到了化学过程中的平衡统一，保证了所获得纳米材料的粒径可控和较好的单分散性；同时本专利技术采取一步法制备工艺，可有效避免后续处理过程中金属颗粒的二次烧结团聚，进一步保证所得金属负载颗粒的单分散性和良好的活性，具有很好的应用前景。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0027]1)本专利技术首次提出采用气溶胶法制备二氧化硅负载多金属纳米颗粒，通过液滴的蒸发自组装一步实现金属纳米粒子在多孔二氧化硅中的合成及原位负载；同时，通过对前驱体溶液配比和温度的调节，可制备出不同负载尺寸的金属纳米颗粒；在活化过程中通过对温度和时间的调节，可以控制金属粒子生长，达到最佳抗菌效果。
[0028]2)本专利技术所得产物中多金属纳米颗粒包括银纳米颗粒、铜纳米颗粒和锌纳米颗粒中的两种以上，且被包覆在多孔二氧化硅微球中形成高负载量“火龙果”型双金属/三金属纳米颗粒，二氧化硅微球的孔道结构可对金属粒子发挥限位生长作用，并有效防止金属纳米粒子的团聚问题；所得金属粒子颗粒较小，在“火龙果”的特殊结构下材料抗菌性能时效较长，可达到缓慢释放的效果。
[0029]3)专利技术所述的二氧化硅负载银铜锌多金属纳米颗粒的制备方法，生产周期短、条件可控、操作便捷、清洁无污染，且整体制备条件可控，可根据生产需求和产品需求变更制备条件，从而达到不同粒径、不同尺寸、不同负载量、不同比例的多金属包覆SiO2纳米颗粒，具有巨大的应用潜力。
[0030]4)本专利技术所述制备方法对其他具有抗菌性能的金属合金普遍适用，可为高性能氧化硅保护纳米粒子的制备提供一条全新思路。
附图说明
[0031]图1为实施例1所得Ag-Cu@SiO2颗粒的XRD图；
[0032]图2为实施例1所得Ag-Cu@SiO2颗粒的TEM图；
[0033]图3为实施例2所得Cu-Zn@SiO2颗粒的TEM图；
[0034]图4为实施例3所得Ag-Zn@SiO2颗粒的TEM图；
[0035]图5为实施例4所得Ag-Cu-Zn@SiO2颗粒的TEM图。
[0036]图6为应用例1中检测不同银铜比例Ag-Cu@SiO2双金属纳米颗粒对E.coli杀菌性能图。
具体实施方式
[0037]为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例进一步阐明本专利技术的内容，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施例。
[0038]实施例1
[0039]一种二氧化硅负载银铜多金属纳米颗粒，其制备方法包括如下步骤：
[0040]1)分别称取0.0185g三水合硝酸铜、0.0130g硝酸银、25g去离子水、4.8578g APTES 和0.09g硝酸，混合搅拌均匀，得前驱溶液；
[0041]2)以N2为载气，并控制载气压力为0.2Mpa，通过雾化器使前驱体溶液雾化成微小的气溶胶液滴，然后并送入600℃管式炉中反应1-2s；收集热处理所得样品粉末，即得Ag-Cu@SiO2纳米颗粒。
[0042]本实施例所得产物的XRD结果如图1，结果表明，所得产物为无定性二氧化硅与金属银和铜的复合材料；本实施例所得产物的TEM图见图2，结果表明，所得产物由二氧化硅负载纳米颗粒而成，其中多孔二氧化硅微球中形成高负载量的“火龙果”型双金属纳米颗粒。
[0043]经测试，本实施例所得产物中金属(Ag-Cu)负载量为1％(1％Ag-Cu@SiO2)。
[0044]实施例2
[0045]一种二氧化硅负载铜锌多金属纳米颗粒，其制备方法包括如下步骤：
[0046]1)分别称取0.0384g三水合硝酸铜、0.0609g硝酸锌、25g去离子水、4.8578g APTES、 12.66mL乙醇和1.0g硝酸，混合搅拌均匀，得前驱溶液；
[0047]2)以H2/N2为载气(H2的体积分数为7％)，并控制载气压力为0.3Mpa，通过雾化器使前驱体溶液雾化成微小的气溶胶液滴，然后并送入600℃管式炉中，反应0.9-1s；收集热处理所得样品粉末，即得Cu-Zn@SiO2纳米颗粒。
[0048]本实施例所得产物的TEM图见图3。
[0049]经测试，本实施例所得产物中金属(Cu-Zn)负载量为2％(2％Cu-Zn@SiO2)。
[0050]实施例3
[0051]一种二氧化硅负载银锌多金属纳米颗粒，其制备方法包括如下步骤：
[0052]1)分别称取1.3201g硝酸锌、0.7617g硝酸银、25g去离子水、4.8578g APTES、0.090 g硝酸，混合搅拌均匀，得前驱溶液；
[0053]2)以N2为载气，并控制载气压力为0.1Mpa，通过雾化器使前驱体溶液雾化成微小的气溶胶液滴，然后并送入800℃管式炉中，反应3-4s；收集热处理所得样品粉末，重新置于管式炉中在N2氛围下活化6h，得到活化后的Ag-Zn@SiO2纳米颗粒。
[0054]本实施例所得产物的TEM图见图4。
[0055]经测试，本实施例所得产物中金属(Ag-Zn)负载量为30％(30％Ag-Zn@SiO2)。
[0056]实施例4
[0057]一种二氧化硅负载银铜锌多金属纳米颗粒，其制备方法包括如下步骤：
[0058]1)分别称取本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二氧化硅负载多金属纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将复合金属盐、硅源和酸源溶于水中混合，引入挥发性有机溶剂，混合均匀形成胶体溶液或均相溶液，得前驱体溶液；2)将所得前驱体溶液经过雾化器形成气溶胶液滴；3)将形成的气溶胶液滴导入高温管式炉中进行煅烧，形成纳米粉体颗粒，即二氧化硅负载多金属纳米颗粒。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述复合金属盐为银盐、铜盐和锌盐中的两种以上。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅源选自正硅酸乙酯、甲基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述前驱体溶液中复合金属盐引入的金属元素和与硅源的质量比为1:100～10:1。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酸源为盐酸、硫酸、硝酸或氯酸；所得前驱体溶液的pH值为1～7。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述挥发性有机溶剂为甲醇、乙醇、异丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜兴茂，季凯，刘奇，许钰清，陈泇冰，姜建霖，
申请(专利权)人：常州英中纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：