一种表面放电制备载银无纺布的方法与流程

本发明属于抗菌纺织材料制备领域，具体涉及一种表面放电制备载银无纺布方法。

背景技术：

无纺布是一种重要的纺织材料，在其表面负载银纳米粒子，制备抗菌纺织材料具有广泛应用。传统载银无纺布的制备主要采用原料改性法和纺织材料处理法。原料改性法是指将纳米银溶液加入到纺丝单体或纺丝原液中，首先制备出含有纳米银的纺丝原液，再通过纺丝设备进行纺丝，制成具备纳米银的纤维，进而加工成具有纳米银的织物。该方法获得的织物耐洗涤性好，效果持久，但成本高，适用范围窄。纺织材料处理法是指将银纳米粒子通过浸渍、浸轧或涂层等途径还原到纺织材料上，以此改变织物表面的性能。该方法工艺简单，广泛应用于现代工业中织物的处理上。但是该方法通常需要采用有毒有害的还原试剂(如醛和聚乙二醇等)，不利于环保。因此，有必要发展一种绿色环保的载银无纺布制备新工艺。

冷等离子体是具有较高的电子温度和较低的气体温度(可接近室温)，在负载型金属催化剂制备领域展现了良好的应用前景。按照工作压力，冷等离子体制备金属催化剂可以分为低气压冷等离子体和大气压冷等离子体。低气压冷等离子体主要采用射频辉光放电和直流辉光放电两种方式，其电子能量较高，即使采用氧气也可以直接还原金属离子获得金属纳米颗粒(langmuir,2006,22,11388)。该方法温度较低，适合于不耐热无纺布上银离子的还原(carbohydratepolymers,2017,161,270)，且对无纺布的厚度没有要求，但其需要采用较为昂贵和复杂的真空放电装置。大气压冷等离子体，以含氢气体(氢气，甲烷和氨气等)为工作气体，可以实现金属离子的还原，从而获得高分散、小粒径的金属纳米粒子。目前主要采用的结构为大气压冷等离子体射流(圆嘴和扁嘴结构)，以及圆筒式和板-板式介质阻挡放电(plasmaprocess.polym.2018,15,1700234)。考虑大流量含氢气体的危险性，大气压冷等离子体射流规模化制备载银无纺布存在安全隐患。由于介电常数、无纺布厚度，以及放电温度较高等因素的影响，现有圆筒式和板-板式介质阻挡放电不适合于制备载银无纺布。如果能开发一种大气压冷等离子体方法，该结构对无纺布的介电常数和厚度没有要求，且可以实现载银无纺布的绿色快速制备，将具有重要理论意义和应用价值。

大气压表面介质阻挡放电和共面介质阻挡放电，由于属于表面放电，可以不直接接触无纺布，因此非常适合于不耐热材料的处理。本发明采用大气压表面放电冷等离子体(表面介质阻挡放电和共面介质阻挡放电)，以惰性气体和氢气的混合气体，或纯的氢气为工作气体，对采用简单浸渍获得负载于载体上的硝酸银进行处理，制备载银无纺布。该方法在大气压下操作，利用氢活性物种对银离子进行还原，具有绿色、快速，且对无纺布厚度和介电常数没有要求等特点。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种绿色、快速，且对无纺布厚度和介电常数没有要求的载银无纺布制备方法。

本发明所采用的技术方案如下：采用大气压表面介质阻挡放电和共面介质阻挡放电冷等离子体，以惰性气体和氢气的混合气体，或纯的氢气为工作气体，对采用简单浸渍获得负载于载体上的硝酸银进行处理，制备载银无纺布。

该方法具体步骤为：

(1)采用简单浸渍法，将银前驱体负载于无纺布上；

(2)将负载银离子的无纺布放入大气压表面放电冷等离子体反应器中，以惰性气体和氢气的混合气体，或纯的氢气为工作气体，在大气压下产生冷等离子体，利用产生的氢活性物种还原银离子，制备载银无纺布。

其中，所述的银前驱体为硝酸银；

所述的惰性气体为氩气、氮气、氦气中的一种或其混合气体；

所述的大气压表面放电冷等离子体为大气压表面介质阻挡放电和共面介质阻挡放电冷等离子体中的一种。

所述的无纺布为本领域已知的任一种比表面积和厚度的无纺布。

进一步的，所述的大气压冷等离子体放电电压为0.1～40kv。

进一步的，所述的冷等离子体处理时间为2-10分钟。

进一步的，负载于载体上的硝酸银源溶液的浓度为0.1-50mm·l^-1。

与现有技术相比，本发明方法的优点在于：

本发明提供一种绿色、快速的载银无纺布制备新方法。该方法采用大气压表面介质阻挡放电和共面介质阻挡放电，制备载银无纺布，该方法在大气压下操作，利用氢活性物种对银离子进行还原，具有绿色、快速，且对无纺布的厚度和介电常数没有要求。

附图说明

图1为负载硝酸银无纺布未经任何处理，以氩气和氢气混合气体为工作气体，采用大气压板-板式介质阻挡放电和表面介质阻挡放电冷等离子体处理获得载银无纺布的照片：(a)未经任何处理，(b)板-板式介质阻挡放电处理，(c)表面介质阻挡放电处理。

图2为采用大气压表面介质阻挡放电冷等离子体，以氩气和氢气的混合气体为工作气体，距离载银无纺布距离不同时，制备载银无纺布的照片(从左至右依次为d＝1mm，2mm，3mm(cagno3＝5mm·l^-1))。

图3为采用大气压表面介质阻挡放电冷等离子体，以氩气和氢气的混合气体为工作气体，距离载银无纺布距离不同时，制备载银无纺布的紫外可见漫反射(uv-visdrs)谱图。

图4为采用大气压表面介质阻挡放电冷等离子体，以氩气和氢气的混合气体为工作气体，硝酸银浓度不同时，制备载银无纺布的照片：(a)cagno3＝1mm·l^-1，(b)cagno3＝2mm·l^-1，(c)cagno3＝5mm·l^-1(d＝1mm)。

图5为采用大气压表面介质阻挡放电冷等离子体，以氩气和氢气的混合气体为工作气体，硝酸银浓度不同时，制备载银无纺布的uv-visdrs光谱(从左至右依次为cagno3＝1mm·l^-1，2mm·l^-1，5mm·l^-1(d＝1mm))。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步的说明，但本发明不以任何形式受限于实施例内容。实施例中所述试验方法如无特殊说明，均为常规方法；如无特殊说明，所述试剂和材料，均可从商业途径获得。

实施例1

将无纺布放入1％的非离子去污剂(tritonx-100)中，在60℃温度水浴锅中加热1小时后取出，干燥，将无纺布裁剪成2cm×2cm大小。将无纺布放入硝酸银溶液中，采用浸渍法制备载银无纺布前驱体。

取载银无纺布前驱体(浸渍时agno3浓度为5mm·l^-1)放入板-板式介质阻挡放电反应器中，通入氩气和氢气的混合气体(50％ar+50％h2)，气体总流量为(100ml·min^-1)，调节放电频率为14.2khz，放电电压为36.0kv，放电间隙为4mm，处理时间为2min，获得载银无纺布。

实施例2

采用实施例1获得载银无纺布前驱体。取载银无纺布前驱体(浸渍时agno3浓度为5mm·l^-1)放入表面介质阻挡放电反应器中，通入氩气和氢气的混合气体(50％ar+50％h2)，气体总流量为(100ml·min^-1)，调节放电频率为14.2khz，放电电压为5.8kv，电极距离载银无纺布的距离为1mm，处理时间为2min，获得载银无纺布。

实施例3

与实施例2的区别在于所用载银无纺布前驱体经干燥后，放入表面介质阻挡放电反应器中，处理3次，获得载银无纺布。

实施例4

与实施例3的区别在于，调节电极距离载银无纺布的距离为2mm，获得载银无纺布。

实施例5

与实施例3的区别在于，调节电极距离载银无纺布的距离为3mm，获得载银无纺布。

实施例6

与实施例3的区别在于，调节浸渍时agno3浓度为1mm·l^-1，获得载银无纺布。

实施例7

与实施例3的区别在于，调节浸渍时agno3浓度为2mm·l^-1，获得载银无纺布。

实施例1-2中制备载银无纺布的照片如图1所示。实施例3-5中制备载银无纺布的照片和uv-visdrs图谱如图2-3所示。实施例3，6，7中制备载银无纺布的照片和uv-visdrs图谱如图4-5所示。

图1所示照片表明：板-板式介质阻挡放电放电，由于温度较高，无纺布在放电中，出现烧焦现象，而表面介质阻挡放电则无烧焦现象，也可以将银离子还原为具有金属光泽的银单质。

图2所示照片表明：板-板式介质阻挡放电放电均可以实现银离子的还原，且随表面介质阻挡放电电极与无纺布距离的增加，样品颜色变浅。

图3所示uv-visdrs图表明：所有样品均出现了表面等离子共振吸收峰，说明有金属银单质产生；随表面介质阻挡放电电极与无纺布距离的增加，表面等离子共振吸收峰减弱，说明还原程度减弱，这与图2结果相一致。

图4所示照片表明：板-板式介质阻挡放电放电均可以实现银离子的还原，且随硝酸银浓度的增加，样品颜色变深。

图5所示uv-visdrs图表明：所有样品均出现了表面等离子共振吸收峰，说明有金属银单质产生；随硝酸银浓度的增加，表面等离子共振吸收峰增强，说明还原获得金属银单质增加，这与图4结果相一致。

以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造披露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。