专利名称：一种纳米复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明属于抗菌降污纳米复合材料及其制备方法，特别是涉及纳米二氧化钛和纳米二氧化硅及特殊纳米材料A的一种多功能绿色环保纳米复合材料及其制备方法。
背景技术：
利用纳米二氧化钛的光催化性质来制备杀菌和降解污染物材料的方法很多，但由于二氧化钛的光催化活性是要在水和氧及紫外线的氛围下才能体现出来，因此在水和氧及紫外线很少的情况下，二氧化钛的活性受到很大的影响。
发明内容
本发明是在纳米二氧化钛中加入纳米二氧化硅及特殊纳米材料A，使之能充分吸附空气中的氧和水，并使纳米二氧化钛的光催化波长范围向长波方向移动，使纳米二氧化钛的催化性能不再受紫外线的限制，使之在可见光区域下也能发挥其强大的催化能力，从而加快了二氧化钛的催化降污抗菌的效果。
发明目的本发明的目的是利用纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、特殊纳米材料A的协同作用产生的超氧化能力，通过科学的配方而制成的一种用途广泛的光催化纳米复合材料。
本发明提供的技术方案是一种纳米复合材料，其基本组成为纳米二氧化钛占纳米复合材料的0.01％-99％，纳米二氧化硅(或硅溶胶中二氧化硅净含量)占0.01-60％，特殊纳米材料A占0.01-60％。以上百分数均为质量百分数。
下面通过实施例，进一步阐明本发明的突出特点和显著进步，仅在于说明本发明而不是限制本发明。
实施例1将0.8g锐钛型纳米二氧化钛、2g纳米二氧化硅、0.1g纳米银混合均匀，制成纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米银三种纳米复合材料的混合粉体，以300转/分钟的转速机械搅拌半小时，再用超声波分散30分钟后，使之分散均匀干燥。就制得具有超强光催化降解抗菌效果的环保材料。
实施例2(1)、四氯化钛在搅拌下加入到水中(温度控制在0℃-2℃)。在此过程中，控制四氯化钛或硫酸钛的的浓度为5mol/L。得到清亮溶液。
(2)、在(1)所得到的溶液中加入溶有少量盐酸的硫酸氨溶液(温度控制在20℃以下)，搅拌。在此过程中，钛与硫酸根离子的摩尔浓度比为5∶1，得到悬浊液。再加入一定浓度的氨水溶液。将溶液调到碱性。得到桨液。
(3)、将(2)所得到的桨料用水洗涤多次，洗涤方法可以采用离心机分离或膜处理或电泳去盐。在洗涤后的桨料中加入一定量的纳米二氧化硅(或硅溶胶)和纳米银，用球磨分散的方法充分分散。
(4)、将(3)分散后的混合物在95℃下晶化36小时，在40℃下干燥得到粉体状纳米复合材料或制成一定形状的纳米复合材料。
权利要求
1.一种纳米复合材料，其主要组成为纳米二氧化钛0.01-99％，纳米二氧化硅或硅溶胶，其中纳米二氧化硅净含量占该纳米复合材料的0.01-60％特殊纳米材料A0.01-60％，以上百分数为质量百分数。
2.根据权利要求1所述的纳米复合材料，其特征是该纳米复合材料的形态可以是固态、液态、胶体状、糊状。
3.根据权利要求1所述的纳米复合材料，其特征是纳米二氧化钛为金红石型、锐钛型、板钛型、非晶型或者以上4种形态的任意比混合。纳米二氧化钛表面处理可以是亲水或疏水也可以是不进行表面处理。纳米二氧化钛的粒子直径范围为1-100nm，特殊纳米材料A的粒子直径范围为1-100nm，纳米二氧化硅的粒子直径范围为1-100nm。
4.根据权利要求1所述的纳米复合材料，其特征是特殊纳米材料A为银、铜、铁、铂、镁、铝、镧、钠、铈、锰、钴、镍、锌、镉、钾、钙、锂、钨、金的金属单质或其氧化物或其硫化物或含其离子的水溶液，或以上多成份的任意比混合。
5.根据权利要求1所述的纳米复合材料的制备方法，其特征是将纳米二氧化钛、纳米二氧化硅(或硅溶胶或纳米二氧化硅与硅溶胶的混合物)、特殊纳米材料A直接混合均匀，或者与水一起混合均匀，干燥后制成具有高效光催化降污的一种纳米复合材料。
6.根据权利要求1所述的纳米复合材料的制备方法，其特征还可以是将纳米二氧化钛、纳米二氧化硅(或硅溶胶或纳米二氧化硅与硅溶胶的混合物)、特殊纳米材料A这几种纳米材料之中的一种或多种成分分别加入常用分散剂中分散或通过物理方法分散(或物理方法与分散剂方法共用)后再将这几种分散后的纳米材料混合均匀，制成具有高效光催化降污的一种纳米复合材料，该材料形态为固体或流体或胶体。
7.根据权利要求1所述的纳米复合材料的制备方法，其特征还可以是(1)、将纳米二氧化钛、纳米二氧化硅用超声或搅拌或分散剂的方法分散到水中，得到纳米二氧化钛和纳米二氧化硅混合悬浮液。(2)、在特殊纳米材料A的硝酸盐水溶液中加入氨水，使之生成络合溶液，络合溶液中的硝酸盐的浓度为0.001-10mol/L，将该络合溶液加入到(1)所制成的悬浮液中，多次离心水洗，得到吸附有特殊材料A氨络离子的纳米二氧化硅和纳米二氧化钛。(3)、将(2)中得到吸附有特殊材料A氨络离子的纳米二氧化硅和纳米二氧化钛分散在极性有机溶剂中，使纳米二氧化硅和纳米二氧化钛在有机溶剂中的浓度分别为0.01-5mol/L；再在此分散液中加入氨水，然后再加入硅酸酯[Si(OR)4]，使混合后的氨的浓度为0.001-10mol/L，硅酸酯的浓度为0.001-3mol/L，在15-60℃下反应1-100小时，得到悬浮液。(4)、将步骤(3)得到的悬浮液再离心水洗，分散在水中，其固体重量与水的重量比的范围为(0.001-0.8)∶1；加入还原剂，在15-60℃下反应1-100小时，得到悬浮液，再离心分离，将所得沉淀干燥后，即得到由特殊纳米A/纳米二氧化硅/纳米二氧化钛组成的纳米复合功能材料。(5)、(1)-(4)所述的硅酸酯[Si(OR)4]中R是-CnH2n+1，n＝1-5；(1)-(4)所述的纳米二氧化硅可以为普通纳米二氧化硅、气相纳米二氧化硅，也可以是含纳米二氧化硅的硅溶胶；(1)-(4)所述的还原剂包括有机酸、有机胺、多羟基化合物及其它如水合肼、硼氢化钠、对苯二酚、四甲基菲尼酮或它们的混合物。
8.根据权利要求1所述的纳米复合材料的制备方法，其特征还可以是(1)、四氯化钛或硫酸钛(温度控制在20℃以下)在搅拌下加入到水中(温度控制在-2℃-20℃)。在此过程中，控制四氯化钛或硫酸钛的的浓度为0.1-5mol/L。得到清亮溶液。(2)、在(1)所得到的溶液中加入溶有少量盐酸的硫酸氨溶液(温度控制在20℃以下)，搅拌。在此过程中，钛与硫酸根离子的摩尔浓度比为(0.1-5)∶1，得到悬浊液。再加入一定浓度的氨水溶液。将溶液调到碱性。得到桨液。(3)、将(2)所得到的桨料用水洗涤多次，洗涤方法可以采用离心机分离或膜处理或电泳去盐。在洗涤后的桨料中加入一定量的纳米二氧化硅(或硅溶胶)和特殊纳米材料A，充分分散，所用的分散方法有物理分散或加入分散剂的方法分散，或两种方法共用。物理分散方法有超声分散、研磨分散、普通球磨分散、振动球磨分散、胶体磨分散、空气磨分散、机械搅拌分散之中的一种或多种分散方法共用。分散剂的分散方法是指采用常用的有机或无机分散剂的方法来进行分散。(4)、将(3)分散后的混合物在20℃-120℃下晶化2-36小时，在20℃-120℃下干燥得到粉体状纳米复合材料或制成一定形状的纳米复合材料膜。
9.根据权利要求1所述的纳米复合材料的应用，其特征是可将权利要求1所述的纳米复合材料直接混入涂料用的乳液或无机固化剂或有机固化剂或它们之中的任意混合物中，分散和稀释后喷或涂或浸于物体表面使用；也可以混入涂料常用的乳液或改性乳液或无机固化剂或有机固化剂或它们之中的任意混合物中，加入水和涂料中常用的有机或无机助剂后喷或涂或浸于物体表面使用。
10.根据权利要求1所述的纳米复合材料的应用，其特征是该纳米复合材料可以作为母料直接混入油漆、陶瓷釉、搪瓷釉、粘结剂、固化剂、染料中使用；也可加入塑料、纤维、布料、纸浆、金属、玻璃或其它高分子材料中使用。使这种物质具有污水处理、空气净化、杀菌、防腐、产品表面净化处理、物体镀膜处理等功能。
全文摘要
本发明涉及一种纳米二氧化钛、纳米二氧化硅和特殊纳米材料A的纳米复合材料，其主要成分为纳米二氧化钛0.01－99％；纳米二氧化硅或硅溶胶，其中纳米二氧化硅净含量占该纳米复合材料的0.01－60％；特殊纳米材料A0.01－60％。以上百分数为质量百分数。本发明还提供几种上述纳米复合材料的制备方法，本发明制备的纳米复合材料的突出特点是该制备工艺简单，污染降解及杀菌功能强，应用广泛，性价比高，可用于污水处理、空气净化、杀菌、防腐、产品表面净化处理、物体镀膜处理领域。
文档编号C02F1/32GK1785502SQ20051010082
公开日2006年6月14日 申请日期2005年11月2日 优先权日2005年11月2日
发明者刘应希 申请人:刘应希