专利名称：一种AgTiO2核壳结构纳米复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种AgTi02核壳结构纳米复合材料及其制备方法,属于纳米材料与光电技术领域。
背景技术：
TiO2作为一种η型半导体氧化物材料，因具有安全性能好，合成成本低等优点而广泛应用在诸多领域。作为目前常用的一种光催化型抗菌剂，纳米TiO2需要在一定光波段的辐照才能达到杀菌的效果；同时，纳米TiO2材料在杀菌过程中必须有氧气的存在。这些 条件极大限制了纳米TiO2作为抗菌剂的推广应用。为了解决这个问题，目前最常用的方法是采用Ag等金属离子对TiO2纳米材料进行掺杂改性。通过这种方法可以一方面扩大TiO2的光谱响应范围，另一方面可抑制光生电子与空穴的复合，从而达到协同抗菌的效果。与目前通常采用的溶胶-凝胶法，化学还原法等AgTi02核壳纳米复合材料的制备方法相比，水热法工艺简单，以水作为反应介质，而且所制备的纳米材料具有低缺陷密度，晶体形貌可控等优点。然而，目前已报道的采用水热法制备AgTi02核壳纳米复合材料大部分是先制备均一稳定的TiO2纳米材料，然后通过后期工艺将Ag纳米颗粒和TiO2纳米颗粒进行有效吸附结合，而后期处理工艺往往需要选择添加适当的有机或无机添加剂，对工艺要求比较高。所以，寻找一种简单的工艺，采用一步水热法简单制备AgTi02核壳纳米复合材料是十分必要的，在此基础上研究AgTi02核壳纳米复合材料的抗菌性能，为其成为优良的抗菌材料提供科学依据和技术支撑。
发明内容
本发明要解决的技术问题之一是提供一种AgTi02核壳结构纳米复合材料，具有优异的抗菌性能特点。本发明是通过以下技术方案来实现的。—种AgTi02核壳结构纳米复合材料,包括TiO2核和纳米银颗粒,上述纳米银颗粒均匀的分布在TiO2核的外面，上述纳米复合材料颗粒大小为1-2微米，上述纳米银颗粒大小为20-100纳米。本发明要解决的技术问题之二是提供一种制备上述AgTi02核壳结构纳米复合材料的方法，能够使用一步水热法简单制备AgTiO2核壳纳米复合材料,避免了现有水热制备工艺添加剂繁多、工业实现性较差的技术问题。为了实现上述目的，本发明的技术方案是如下一种制备上述AgTi02核壳结构纳米复合材料的方法，包括如下步骤步骤①将15_20ml醇类溶剂加入到IOOml去离子水和5g草酸配置的澄清透明溶液中，上述溶剂为分子中碳原子为I 3的无水醇类溶剂，且沸点在100°C以下，进行分散处理，加热保温2小时，温度控制在50-70°C，自然冷却至室温，得到透明的醇水溶液；步骤②将15ml有机钛化合物在快速分散处理的情况下，缓慢滴入叔丁醇和柠檬酸的混合溶液中，配制成溶液，其中叔丁醇和柠檬酸的体积比控制在13-40 ；步骤③在室温条件下，将步骤①所配制的溶液以20-30滴/min的速度滴入步骤②溶液中，得到均匀透明的溶胶；步骤④在避光条件下，向步骤③的溶胶中缓慢加入10_15ml的O. ImolA^AAgNO3溶液，进行分散处理，将溶液加入到IOOml水热合成反应釜中进行水热反应10-12h，填充度为70%，水热 温度为160-180。。；步骤⑤将步骤④的水热合成反应釜冷却至室温后，将反应物离心取出沉淀，在80°C下真空干燥后，即得到AgTiO2核壳纳米复合材料。进一步地，上述步骤①中，醇类溶剂选自甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇中的一种。进一步地，上述步骤②中，有机钛化合物选自钛酸丁酯、钛酸四异丙酯中的一种。进一步地，上述步骤①、②、④中的分散处理的方式均为机械搅拌10 30min、磁力揽祥10 30min、超声分散5 lOmin、球磨5 lOmin、砂磨5 IOmin中的任意一种。进一步地，上述步骤①中，上述加热保温的温度控制优选在60_65°C。进一步地，上述步骤②中，上述叔丁醇和柠檬酸的体积比控制优选在20-25。进一步地，上述步骤④中，上述水热反应的水热温度优选在170_175°C。本发明制备的AgTi02核壳纳米复合材料用作为抗菌剂材料。抗菌性能实验选择金黄色葡萄球菌、大肠杆菌作为实验用菌，按照日本国家工业标准JISZ 2801-2000，测试AgTi02核壳纳米复合材料抗菌性能。本发明中AgTi02核壳纳米复合材料的晶型结构由X-射线衍射仪确定。所合成的纳米复合材料的X-射线衍射图谱具有锐钛矿TiO2和Ag的特征衍射峰。场发射扫描电镜测试表明，水热法制备的AgTi02核壳纳米复合材料颗粒大小为1-2微米，纳米银颗粒均匀的分布在TiO2核的外面，颗粒大小约为20-100纳米。本发明中制备的AgTi02核壳纳米复合材料具有很好的抗菌性能。如表I所示测试结果表明，该纳米复合材料抗菌剂在10小时作用时间内对大肠杆菌的杀菌率达到了 95%以上，对金黄色葡萄球菌达到了 90%以上。表I :作用时间对AgTi02核壳纳米复合材料抗菌剂杀菌率的影响
权利要求
1.一种AgTi02核壳结构纳米复合材料,其特征在于,包括TiO2核和纳米银颗粒,所述纳米银颗粒均匀的分布在TiO2核的外面，所述纳米复合材料颗粒大小为1-2微米，所述纳米银颗粒大小为20-100纳米。
2.一种制备如权利要求I所述的AgTi02核壳结构纳米复合材料的方法，其特征在于，包括如下步骤步骤①将15-20ml醇类溶剂加入到IOOml去离子水和5g草酸配置的澄清透明溶液中，所述溶剂为分子中碳原子为I 3的无水醇类溶剂，且沸点在100°C以下，进行分散处理，加热保温2小时，温度控制在50-70°C，自然冷却至室温，得到透明的醇水溶液；步骤②将15ml有机钛化合物在快速分散处理的情况下，缓慢滴入叔丁醇和柠檬酸的混合溶液中，配制成溶液，其中叔丁醇和柠檬酸的体积比控制在13-40 ；步骤③在室温条件下，将步骤①所配制的溶液以20-30滴/min的速度滴入步骤②溶液中，得到均匀透明的溶胶；步骤④在避光条件下，向步骤③的溶胶中缓慢加入10-15ml的O. lmol/L的AgNO3溶液，进行分散处理，将溶液加入到IOOml水热合成反应爸中进行水热反应10-12h,填充度为70%，水热温度为160-180°C ；步骤⑤将步骤④的水热合成反应釜冷却至室温后，将反应物离心取出沉淀，在80°C下真空干燥后，即得到AgTiO2核壳纳米复合材料。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤①中，醇类溶剂选自甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇中的一种。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤②中，有机钛化合物选自钛酸丁酯、钛酸四异丙酯中的一种。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤①、②、④中的分散处理的方式均为机械搅拌10 30min、磁力搅拌10 30min、超声分散5 lOmin、球磨5 lOmin、砂磨5 IOmin中的任意一种。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤①中，所述加热保温的温度控制优选在60-65 °C。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤②中，所述叔丁醇和柠檬酸的体积比控制优选在20-25。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤④中，所述水热反应的水热温度优选在170-175°C。
全文摘要
本发明公开了一种AgTiO2核壳结构纳米复合材料，包括TiO2核和纳米银颗粒，上述纳米银颗粒均匀的分布在TiO2核的外面，上述纳米复合材料颗粒大小为1-2微米，上述纳米银颗粒大小为20-100纳米。本发明同时又公开了一种制备上述AgTiO2核壳结构纳米复合材料的方法。本发明的优点在于，提供了具有优异的抗菌性能特点的纳米复合材料；能够使用一步水热法简单制备AgTiO2核壳纳米复合材料，避免了现有水热制备工艺添加剂繁多、工业实现性较差的技术问题。
文档编号A01N59/16GK102630706SQ201210103950
公开日2012年8月15日 申请日期2012年4月11日 优先权日2012年4月11日
发明者徐勇, 徐进, 王海 申请人:宣城晶瑞新材料有限公司