专利名称：一种微波加热制备钛溶胶载体吸附锌、铜离子抗菌剂的方法
技术领域：
本发明涉及粉体的制备技术，尤其涉及一种采用微波加热制备钛溶胶载体吸附 锌、铜离子抗菌剂的方法。
背景技术：
目前国内外无机抗菌剂的研究主要集中在单一的抗菌剂的研究与应用上，如单一 银系或单一钛系的抗菌或自洁作用的研究与应用。所研制的产品作用单一，应用受到局限， 抗菌材料的抗菌效果也不太理想，如钛系材料在夜间无光照时无抗菌自洁作用出现，而夜 间正是细菌繁殖高峰期。此外，银系抗菌材料和钛系抗菌自洁材料本身也存在诸多缺点，如 银系抗菌材料的氧化变色问题、成本高的问题，钛系抗菌自洁材料的活性提高问题和可见 光响应问题以及负载技术问题等都有待于进行深入的研究。本发明在微波加热的条件下制 备钛溶胶载体吸附锌、铜离子抗菌剂，旨在将Zn2+、Cu2+的杀菌、抑菌作用和TiO2的抗菌自清 洁两种作用协同复合在一起，以解决目前抗菌材料作用单一性的问题，使传统抗菌材料及 制品既具有抗菌功能又具有自清洁功能，从而拓宽抗菌材料的应用范围、提高抗菌自洁性 能和应用效果。
发明内容
本发明首次在微波加热的条件下，以钛溶胶为载体，吸附锌、铜离子，制备具备抗 菌、自清洁两种作用的复合粉体。本发明的特点在于1.解决了银系抗菌剂的成本高及抗菌材料的变色问题。2.通过采用微波加热法，优化了合成条件，使抗菌剂粒径小而均勻，抗菌性能提
尚ο3.将Zn2+、Cu2+的杀菌、抑菌作用和TiO2的抗菌自清洁两种作用协同复合在一起， 解决了目前抗菌材料作用单一性的问题。其制备方法如下1.将8mL钛酸丁酯(Ti (OBu)4)在50°C搅拌条件下滴加到20mL乙醇中混合均勻， 再加入2mL冰乙酸得到溶液A。然后将60mL乙醇与2mL的蒸馏水在搅拌下加入硝酸调节 pH值至2 3，得到溶液B。将溶液B以每分钟50 60滴的速度滴加到溶液A中，搅拌并 调节pH值至2 3，置于功率为500 900W的微波炉中加热20 90s后即可得到淡黄色 的透明钛溶胶。2.向溶胶滴加0.3mol/L的硝酸铜和硝酸锌溶液，离子加入量为8 100 (离子总 数与钛酸丁酯的摩尔比)，即1.5g离子/IOOmL钛酸丁酯，锌铜离子的摩尔比为2 1，在 30°C用搅拌1 2h，然后微波加热20 50s制得吸附锌铜离子的钛凝胶。3.将制备好的凝胶置于干燥箱中干燥，干燥温度100°C，得到松散的干凝胶，研磨 后置于坩埚中然后放入炉内煅烧，并在450°C保温30 60min，取出后即得所需抗菌剂。
按上述方法制备的钛溶胶吸附锌、铜离子抗菌剂进行抑菌圈测试如图1所示，由 图1可以看出，钛溶胶在不同吸附条件下吸附铜锌离子所得的复合粉体的抑菌圈测试中， 微波加热的抗菌效果比磁力搅拌加热效果好。分析原因为二者虽都有加热功能，能够促进 钛溶胶吸附离子的作用，但是其加热效果及分散能力却不同。微波加热是由内及外加热，其 产生的瞬间温度较高，能够使离子快速地吸附在胶体上，因而抗菌效果比较好。图2为吸附锌、铜离子的钛干凝胶粉末在450°C保温60min所得粉体的XRD图谱。 图谱中出现铜锌的衍射峰，由XRD分析可知其含量较少，可以判断二者为钛溶胶的吸附物。 对于主晶相二氧化钛来说，TiO2低角度衍射峰的峰位在25°左右，经与二氧化钛晶体的标 准图谱卡片比对可知，二氧化钛晶体主要是锐钛矿晶型。图3为微波加热制备的钛溶胶吸附锌、铜离子抗菌剂的电镜照片，从图可以看出， 锐钛矿型的TiO2颗粒呈三维网状结构，TiO2晶体一维方向上较短，二维方向上较长，彼此 交织在一起，形成很多空隙。这是因为TiO2粉体由溶胶凝胶法制得，钛溶胶属胶体体系，具 有很大的界面，钛溶胶经蒸发溶剂得到凝胶，在此过程中胶体颗粒相互聚集，使得凝胶具有 “卡片”状结构，彼此交织，形成很多“空洞”，所以由凝胶经干燥、煅烧得到TiO2晶体也有很 多空隙。正是TiO2具有很多空隙，才能使其将离子吸附到这些空隙中去。从图中还可以看 出，在柱状TiO2颗粒上吸附着一些颗粒，这些颗粒有的呈椭圆状、有的呈球状，可以判断钛 溶胶吸附了锌铜离子。
图1为微波加热及磁力搅拌加热条件下制备的钛溶胶吸附锌、铜离子抗菌剂的抑 菌圈图2吸附锌、铜离子的钛干凝胶粉末在450°C保温60min所得粉体的XRD图谱图3为采用微波加热制得的抗菌复合粉体的SEM照片
具体实施例方式实施例1将8mL钛酸丁酯(Ti (OBu)4)在50°C搅拌下滴加到20mL乙醇中混合均勻，再加入 2mL冰乙酸得到溶液A。然后将60mL乙醇与2mL的蒸馏水在搅拌下加入硝酸调节pH值至 1 2，得到溶液B。将溶液B以每分钟50 60滴的速度滴加到溶液A中，然后将60mL乙 醇与2mL的蒸馏水在搅拌下加入硝酸调节pH值至2 3，得到溶液B。将溶液B以每分钟 50 60滴的速度滴加到溶液A中，搅拌并调节pH值至2 3，置于功率为500 900W的 微波炉中加热20 90s后即可得到淡黄色的透明钛溶胶。实施例2向溶胶滴加0. 3mol/L的硝酸铜和硝酸锌溶液，离子加入量为8 100 (离子总数 与钛酸丁酯的摩尔比)，即1.5g离子/IOOmL钛酸丁酯，锌铜离子的摩尔比为2 1，在30°C 搅拌2h，然后微波加热20 50s得到吸附锌铜离子的钛凝胶。然后将制备好的凝胶置于 干燥箱中干燥，得到松散的干凝胶，研磨后置于坩埚中放入炉内450°C下煅烧并保温30 60min，取出后即得所需抗菌剂。
权利要求
一种采用微波加热制备钛溶胶载体吸附锌、铜离子抗菌剂的方法；其特征在于该抗菌粉体将Zn2+、Cu2+的杀菌、抑菌作用和TiO2的抗菌自清洁两种作用协同复合在一起，具体制备方法为①首先将8mL钛酸丁酯在50℃搅拌下滴加到20mL乙醇中混合均匀，再加入2mL冰乙酸得到溶液A；然后将60mL乙醇与2mL的蒸馏水在搅拌下加入硝酸调节pH值至2～3，得到溶液B；将B以每分钟50～60滴的速度滴到A中，搅拌并调节pH值至2～3，置于微波炉中加热20～90s后即可得到钛溶胶；②向钛溶胶中滴加0.3mol/L的硝酸铜和硝酸锌溶液，离子加入量为8∶100(离子总数与钛酸丁酯的摩尔比)，即1.5g离子/100mL钛酸丁酯，锌铜离子的摩尔比为2∶1，在30℃用搅拌1～2h，然后微波加热20～50s制得吸附锌铜离子的钛凝胶；然后将制备好的凝胶置于干燥箱中干燥，干燥温度100℃，得到松散的干凝胶，研磨后置于坩埚中再放入炉内450℃煅烧，并保温30～60min，最后取出即得所需抗菌剂。
全文摘要
本发明涉及一种采用微波加热制备钛溶胶载体吸附锌、铜离子抗菌剂的方法。首先将8mL钛酸丁酯在一定条件下滴加到20mL乙醇中混合均匀，再加入2mL冰乙酸得到溶液A。然后将60mL乙醇与2mL的蒸馏水在搅拌下加入硝酸调节pH值至2～3，得到溶液B。将B以每分钟50～60滴的速度滴到A中，搅拌并调节pH值至2～3，置于微波炉中加热20～90s后即可得到钛溶胶。向钛溶胶中滴加0.3mol/L的硝酸铜和硝酸锌溶液，离子加入量为8∶100(离子总数与钛酸丁酯的摩尔比)，锌铜离子的摩尔比为2∶1，在30℃搅拌1～2h，然后微波加热20～50s制得吸附锌铜离子的钛凝胶。将凝胶干燥、研磨、煅烧，并在450℃保温30～60min，最后取出即得所需抗菌剂。研究表明，该抗菌剂性能优良，同时也解决了银系抗菌剂的成本高、抗菌材料的变色以及作用单一性的问题。
文档编号A01N59/20GK101940222SQ201010251160
公开日2011年1月12日 申请日期2010年8月12日 优先权日2010年8月12日
发明者何晓凤, 吴卫华, 王黔平, 赵志广, 赵莎, 郑志军 申请人:河北联合大学