一种高效银单原子杀菌材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高效银单原子杀菌材料的制备方法。本发明专利技术利用氧化物为载体，在氧化物表面修饰酚类化合物，利用酚羟基锚定银离子使之均匀分散，最后通过氢气还原，将银离子还原成银单原子，最终得到负载于氧化物载体表面的单原子银催化剂。本发明专利技术以价格便宜，大量生产的商品化氧化物为载体，通过酚类化合物修饰和氢气还原简短的两个步骤，得到了低负载量的高效单原子银杀菌材料。制备步骤简单，合成时间短，无需大型设备，易于推广应用，应用范围广，固体表面和液体内部的杀菌均能使用。固体表面和液体内部的杀菌均能使用。

【技术实现步骤摘要】
一种高效银单原子杀菌材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种高效银单原子杀菌材料的制备方法，属于材料制备


技术介绍

[0002]一直以来，各种细菌病毒时刻威胁着人类健康。随着科技的日益进步，人们对于环境卫生的要求进一步的提高，杀菌材料的制备及应用显得尤为重要。银纳米杀菌材料因其优良的化学稳定性，杀菌广谱性以及抗菌长效性被广泛应用于食品安全、烧伤药物敷料、安全护肤品、仿生医疗、污水处理以及农牧业等领域，是目前应用最广泛的工程纳米材料。
[0003]研究人员已经将银纳米材料负载到各种材料中，制成杀菌剂来应用。但是，载体化纳米银除了优异的杀菌性能还存在诸多问题，制约着纳米银在该领域的大规模应用。比如，1)纳米银由于其较高的表面能，很容易在使用过程中团聚使得杀菌效果大大削弱；2)杀菌材料中银的负载量较大，使用成本高；3)过量的银分散到环境中，对生态环境和人类的身体健康会产生一些副作用。因此，提高银的杀菌效率的同时尽可能的降低银载量达到最优效果，是一个重要且艰巨的问题，也是银基杀菌剂未来的发展方向。
[0004]近些年来，单原子材料由于其100％的原子利用率，可调的结构在很多领域表现出比金属纳米颗粒更高的活性和稳定性，目前制备单原子材料的主要方法为共沉淀法、浸渍法、原子层沉积法等，这些方法条件苛刻，步骤复杂，成本高，无法工业化生产。
[0005]中国专利文献CN114832813A公开了一种银基水处理单原子催化剂及其制备方法，该方法以磷酸氢锆吸附银源溶液，再与丙烯酸丁酯
‑/>苯乙烯
‑
丙烯腈(ASA)树脂混合，利用熔融共混法制备ASA材料，然后将ASA材料在氮气气氛下高温碳化，最后在氢气气氛下还原生成银基水处理单原子催化剂。该方法首先利用磷酸氢锆吸附银源，然后利用ASA树脂进行固定，高温碳化，然后利用原位还原制得银基单原子催化剂，需要对ASA材料进行碳化，步骤复杂，成本高，能耗高。
[0006]因此，亟需一种步骤简单、合成时间短、高效制备单原子银杀菌剂的方法。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是针对银单原子杀菌材料制备步骤复杂，成本高，能耗高的难题，而提出了一种银单原子杀菌材料的高效制备方法，本专利技术的另一目的是提供上述制备方法得到的银单原子杀菌材料。
[0008]本专利技术的技术方案为：利用氧化物为载体，在氧化物上修饰酚类化合物，然后通过酚类化合物的酚羟基锚固银离子使之均匀分散，最后通过氢气还原，将银离子还原成银单原子。本专利技术通过酚类化合物修饰和氢气还原简短的两个步骤，得到了具有低负载量的高效单原子银杀菌材料，在该材料中银以单原子的形式均匀分布在载体上，实现优异的杀菌效果。并且该方法工艺流程简单，可以批量化生产；可以应用于食品工厂、饮食店等的厨房、超市内的加工操作场所的杀菌，也可以应用于涂层、衣物和日化固体表面的杀菌。
[0009]本专利技术具体的技术方案如下：
[0010]一种高效银单原子杀菌材料的制备方法，包括步骤如下：
[0011]1)将氧化物载体和酚类化合物水溶液混合，避光搅拌，离心，洗涤，真空干燥，得到酚类化合物修饰的氧化物；
[0012]2)将酚类化合物修饰的氧化物、银离子溶液加入到有机溶剂中，搅拌均匀，旋蒸，真空干燥，干燥后的固体在氢气氛围下，进行还原反应，从而制备得到以氧化物为载体的银单原子杀菌材料。
[0013]根据本专利技术优选的，步骤1)中，氧化物的粒径为5nm
‑
2μm，氧化物为氧化钛、氧化铝、氧化锆、氧化铁或氧化硅。
[0014]根据本专利技术优选的，步骤1)中，氧化钛为锐钛矿、金红石或P25型氧化钛，氧化铝为α/γ
‑
氧化铝，氧化铁为四氧化三铁或α/γ
‑
氧化铁。
[0015]根据本专利技术优选的，步骤1)中，酚类化合物为邻苯二酚、对苯二酚、间苯三酚或连苯三酚。
[0016]最为优选的，步骤1)中，酚类化合物为邻苯二酚。
[0017]根据本专利技术优选的，步骤1)中，酚类化合物水溶液的浓度为0.01
‑
10M；进一步优选的，步骤1)中，酚类化合物溶液的浓度为0.05
‑
5M；最为优选的，步骤1)中，酚类化合物溶液的浓度为0.1
‑
2M。
[0018]根据本专利技术优选的，步骤1)中，氧化物载体与酚类化合物溶液水溶液的质量体积比为：(1
‑
10)：(80
‑
200)，单位：g/mL。
[0019]根据本专利技术优选的，步骤1)中，避光搅拌反应时间为2
‑
24h，反应温度为20
‑
150℃，离心转速为3000
‑
12000rpm，离心时间为5
‑
15min；真空干燥温度为50
‑
150℃，真空干燥时间为2
‑
48h。
[0020]根据本专利技术优选的，步骤2)中，银离子溶液的浓度为0.1
‑
40mg/mL。
[0021]进一步优选的，步骤2)中，银离子溶液的浓度为1
‑
10mg/mL。
[0022]最为优选的，步骤2)中，银离子溶液的浓度为2
‑
5mg/mL。
[0023]根据本专利技术优选的，步骤2)中，银离子溶液中银离子与酚类化合物溶液修饰的氧化物载体的质量比0.2
‑
5：100。
[0024]根据本专利技术优选的，步骤2)中，银离子溶液来源为硝酸银溶液或高氯酸银溶液。
[0025]根据本专利技术优选的，步骤2)中，有机溶剂为乙腈、丙酮、N,N
‑
二甲基甲酰胺、甲醇或乙醇。
[0026]最为优选的，步骤2)中，有机溶剂为乙腈。
[0027]根据本专利技术优选的，步骤2)中，银离子溶液与有机溶剂的体积比为1:30
‑
50，搅拌时间为0.5
‑
10h，真空干燥温度为20
‑
80℃，真空干燥时间为2
‑
48h。
[0028]根据本专利技术优选的，步骤2)中，还原反应具体为，以0.5
‑
10℃/min的升温速率从25
‑
40℃升至100
‑
500℃，保温时间为1
‑
5h，氢气为体积比为5％的氢氮混合气体或纯氢气。
[0029]本专利技术在氧化物上修饰酚类化合物，然后通过酚类化合物的酚羟基锚固银离子，使银原子固定在载体表面且不会发生团聚。
[0030]一种单原子银杀菌材料，采用上述所述的方法制得。
[0031]上述单原子银杀菌材料的应用，用于食品工厂、饮食店等的厨房、超市内的加工操作场所、涂层、衣物或日化固体表面的杀菌。
[0032]本专利技术中酚类化合物的酚羟基用于银离子锚固和均匀分散，避免了最终银原子的聚集，使其全部转化为单原子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效银单原子杀菌材料的制备方法，包括步骤如下：1)将氧化物载体和酚类化合物水溶液混合，避光搅拌，离心，洗涤，真空干燥，得到酚类化合物修饰的氧化物；2)将酚类化合物修饰的氧化物、银离子溶液加入到有机溶剂中，搅拌均匀，旋蒸，真空干燥，干燥后的固体在氢气氛围下，进行还原反应，从而制备得到以氧化物为载体的银单原子杀菌材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，氧化物的粒径为5nm
‑
2μm，氧化物为氧化钛、氧化铝、氧化锆、氧化铁或氧化硅；氧化钛为锐钛矿、金红石或P25型氧化钛，氧化铝为α/γ
‑
氧化铝，氧化铁为四氧化三铁或α/γ
‑
氧化铁。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，酚类化合物为邻苯二酚、对苯二酚、间苯三酚或连苯三酚，最为优选的，酚类化合物为邻苯二酚。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，酚类化合物水溶液的浓度为0.01
‑
10M；进一步优选的，步骤1)中，酚类化合物溶液的浓度为0.05
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5M；最为优选的，步骤1)中，酚类化合物溶液的浓度为0.1
‑
2M。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，氧化物载体与酚类化合物溶液水溶液的质量体积比为：(1
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10)：(80
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200)，单位：g/mL。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，避光搅拌反应时间为2
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24h，反应温度为20
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150...

【专利技术属性】
技术研发人员：王一峰，陈观杰，李海彬，倪寿清，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：