一种高催化和抗菌活性纳米制造技术

技术编号:39801543 阅读:8 留言:0更新日期:2023-12-22 02:32
一种高催化和抗菌活性纳米

【技术实现步骤摘要】
一种高催化和抗菌活性纳米ZnO多级结构材料合成方法


[0001]本专利技术属于纳米无机材料的制备领域,具体涉及一种高催化和抗菌活性纳米
ZnO
多级结构材料合成方法


技术介绍

[0002]纳米
ZnO
材料因其尺寸效应

不同形貌和孔隙率所带来的明显区别于普通尺寸
ZnO
的独特性能和更广泛的潜在应用,从而收到广泛的关注

到目前为止,在已有的研究工作和专利中各种不同形貌的纳米
ZnO
已经被合成出来
(
例如纳米线

纳米带

纳米梳

纳米弹簧

四边形纳米结构

纳米管

纳米钉和纳米螺旋等
)。
正是由于
ZnO
形貌尺寸的这种多样性,使得其可以适用于电子

光子学甚至生物电子技术中的多功能应用,尤其是在紫外光屏蔽,光催化,抗菌,气体和生物传感,太阳能染料电池,生物医药等方面均已有广泛的相关研究和应用

但纳米材料尺寸效应带来高活性的同时,也会因使用条件的变化引起团聚,纳米毒性等从而限制其应用

其中由纳米次结构组装形成的
ZnO
多级结构具有较大比表面积,高孔隙度,可以在保有纳米材料活性的同时,具有更好的生物相容性

不易团聚和易于分离的特性,在上述应用中有着其他形貌材料所不可替代的优势

而合成方法拓展以及合成过程中晶体生长参数的调控正是探索和发展纳米
ZnO
材料新形貌结构和应用功能的关键

[0003]目前湿化学法因其合成过程利于控制,合成条件相对温和,成本相对低廉等特点而被更为广泛地用于纳米
ZnO
多级结构的合成

其中主要包括高压溶剂热

溶胶凝胶

微波辅助法等

例如通过高压水热反应釜在
120℃
下反应
24h
获得的花状
ZnO
多级结构
(
整体结构尺寸约为
)
具有较好光催化降解亚甲基蓝的效率
[1]。ZnO
双层微米球多级结构则可以通过共沉淀法得到的前驱体,然后经高温烧结获得,作为气体传感材料对乙醇具有良好的选择性和灵敏度
(
检出限低至
1PPM)
[2]。
以十六烷基三甲基溴化铵辅助高压水热法制备纳米
ZnO
,经
500℃
烧结后获得的花状
ZnO
多级结构对罗丹明
B
具有很好的光催化活性
[3]。
但是基于多级结构取向生长控制需求,上述研究工作中进行材料制备时,均需要额外添加强碱和有机模板剂,或需要高温高压,通过多步反应较长反应时间才能获得最终的材料

这对于成本控制,减少环境污染等方面都是不利的

高性能材料可控制备和成本控制

清洁合成往往不能兼得

湿化学方法制备纳米
ZnO
的过程中,溶剂或其他添加剂和
Zn
2+
之间的相互作用,是影响
ZnO
成核和生长的关键,尤其是溶剂体系中的羟基,由于其和
Zn
2+
之间的强配位作用从而对
ZnO
的成核和取向生长有重要的调节作用,通过调控溶剂羟基与
Zn
2+
之间的相互作用有望实现纳米
ZnO
在简单体系中的可控制备

但目前利用醇溶剂来获得纳米
ZnO
的研究工作均需要在高压水热反应釜中获得材料,反应条件中的压力和材料的形貌并不易控制,其中有关纳米
ZnO
多级结构的研究目前仅有利用不同链长醇作为溶剂在高压水热反应釜中
170℃
下反应
4h
获得的纳米球
(
次级结构尺寸小于
50nm)
[4]。
而温和条件的合成更是鲜有报道,因此本专利技术,利用
ZnO
在醇溶剂体系中的形成特点,在不需要额外添加剂和强碱的温和条件下,通过调节溶剂体系中羟基种类和浓度,实现了不同形貌纳米
ZnO
多级结构的一步合成,并对其光催化和抗菌性能进行探究

从而在保持
ZnO
高活性,提高纳米
ZnO
材料实用性的同时,实现
了降低成本,减少环境污染,对于
ZnO
材料的实际应用有着重要的意义

[0004]文献
[1]Xiaofang Qin,Honglan Cai,Feng Wang,Ping Yin,Xiaofeng Zhang.Facile morphology

controllable synthesis and growth mechanism of zno nanostructures with excellent photocatalytic activity[J].Applied Physics A,2022,128(12):1093.
[0005]文献
[2]Bin Jiang,Wei Tao,Liupeng Zhao,Tianshuang Wang,Xiaomin Liu,Fangmeng Liu,Xu Yan,Yanfeng Sun,Geyu Lu,Peng Sun.Double

shell zno hollow microspheres prepared by template

free method for ethanol detection[J].Sensors and Actuators B:Chemical,2023,385:133626.
[0006]文献
[3]T.V.Arsha Kusumam,Thasleena Panakkal,T.Divya,M.P.Nikhila,M.Anju,K.Anas,N.K.Renuka.Morphology controlled synthesis and photocatalytic activity of zinc oxide nanostructures[J].Ceramics International,2016,42(3):3769

3775.
[0007]文献
[4]AnkicaInesGoranAlcoholic solvent influence on zno synthesis:A joint exper本文档来自技高网
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高催化和抗菌活性纳米
ZnO
多级结构材料合成方法,其特征在于,纳米
ZnO
多级结构材料作为光催化剂或抗菌活性材料,合成方法包括以下步骤:步骤1:以醋酸锌为原料,将室温其溶解于溶剂中;步骤2:升温,向其中滴加去离子水,回流;步骤3:离心

洗涤

干燥,得到具有高催化和高抗菌活性的纳米
ZnO
多级结构材料
。2.
根据权利要求1所述的一种高催化和抗菌活性纳米
ZnO
多级结构材料合成方法,其特征在于,所述纳米
ZnO
多级结构材料为不同尺寸的多级结构,由纤锌矿结构的纳米
ZnO
次级结构组装而成,其中纳米
ZnO
多级结构材料中次级结构平均粒径为5‑
50nm
,多级结构平均粒径为
100

800nm。3.
根据权利要求1所述的一种高催化和抗菌活性纳米
ZnO
多级结构材料合成方法,其特征在于,所述步骤1中,所述醋酸锌为无水醋酸锌和含结晶水醋酸锌中的任一种,溶解后的醋酸锌浓度为
0.01

0.1mol/L
;所述溶解磁力搅拌至完全溶解;所述溶剂为乙二醇与有机试剂的混合溶液,其中有机试剂选自甲醇

乙醇

正丙醇

异丙醇

正丁醇

正戊醇

苯酚

丙酮中的任一种;乙二醇与有机试剂的体积比为
1:0

0:1。4.
根据权利要求3所述的一种高催化和抗菌活性纳米
ZnO
多级结构材料合成方法,其特征在于,溶解后的醋酸锌浓度为
0.02

0.05mol/L
;所述有机试剂选自甲醇

乙醇

苯酚中的任一种;乙二醇与甲醇的体积比为
1:2

2:1。5.
根据权利要求1所述的一种高催化和抗菌活性纳米
ZnO
多级结构材料合成方法,其特征在于,所述步骤2中,升温至回流温度,回流温度为
50

90℃
,回流时间为
0.5

24h
所述滴加去离子水为以1滴
/
秒的速度逐滴滴加;所述混合溶剂与去离子水之间的比例为体积比
3:1

12:1。6.
根据权利要求5所述的一种高催化和抗菌活性纳米
...

【专利技术属性】
技术研发人员:夏丹丹徐晖王绍宁刘诗文汪虹
申请(专利权)人:沈阳药科大学
类型:发明
国别省市:

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