专利名称：载Ti的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种纳米粉体材料的制备方法，具体地说，是一种载Ti4+羟基磷灰石纳米粉体吸附消毒材料的制备方法，属于材料技术领域。
背景技术：
在现代生活中，Pb、Cd、Cu等重金属离子，CO、SO2、NOx等有害气体，甲醛、苯等有机物挥发物，亚甲基蓝、罗丹明等有机染料，大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等细菌等污染物严重危害了人类的健康。光催化降解技术具有常温常压下就可进行，并能彻底破坏污染物，没有二次污染且费用等等优点。其中TiO2的光催化活性好、耐腐蚀能力强、本身稳定性高、价格相对低和对人体无毒性等优点，被公认为是最佳的光催化剂。然而，第一，由于环境中的污染物等浓度往往较低，所以反应物在催化剂表面富集的浓度低，导致光催化降解速率慢。第二，光催化反应将污染物转化为无危害物质通常需要经过许多中间步骤，这些中间产物中有些是极其有害的物质。第三，TiO2光催化剂只有在受到紫外光的辐照时，才可能表现出光催化活性，影响了其使用效率。羟基磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2)有独特的结构和成分，使得它对污染物有很强的吸附作用。最近发现Ca10(PO4)6(OH)2也具备光催化特性，相关研究也证实光激发下Ca10(PO4)6(OH)2的表面产生了充足的具有强氧化能力的氧自由基O2-，因此羟基磷灰石作为消毒杀菌材料具有独特的性能。
经对现有技术文献的检索发现，M.Wakamura等人在Photocatalysis bycalcium hydroxyapatite modified with Ti(IV)Albumin decomposition andbactericidal effect，LANGMUIR，2003，V19，N8(APR 15)，P3428-3431(光催化载钛(IV)的钙羟基磷灰石蛋白分解和杀菌效应，朗缪尔，2003，V19，N8，P3428-3431)报道了一种共沉淀方法制备的载钛羟基磷灰石，该材料具备良好的光催化功能和杀菌能力，可以在黑暗环境中有效的杀灭细菌，效率超过纳米TiO2。其不足之处是该载钛羟基磷灰石材料，Ti4+离子含量较高，羟基磷灰石为非晶态，光催化性能大幅度降低，影响了该材料的应用，同时未添加Fe3+，Ag+和Ce4+元素，不能充分体现载钛羟基磷灰石材料的优势，抗菌效率较低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种载Ti4+羟基磷灰石纳米粉体吸附消毒材料的制备方法，使其对无机或有机物有较强的吸附能力，在紫外线或日光照射下能分解这些物质，从而达到吸附和分解有害物质的效果，可在生物材料、环保材料和建筑材料等领域得到应用。
本发明通过以下技术方案实现的，本发明通过负载Ti4+和少量Fe3+，Ag+或Ce4+，通过水热法获得的负载Ti4+的羟基磷灰石吸附消毒材料。其化学组成式为(Ca10-x-yTixRy)(PO4)6(OH)2，其中x＝0.5~6，y＝0.01~0.2，R为Fe3+，Ag+或Ce4+。负载Ti4+的羟基磷灰石吸附消毒材料晶体结构为六方结构，晶相为羟基磷灰石。
本发明所述的通过水热法合成具有纳米尺度的载Ti4+羟基磷灰石吸附消毒材料是首先配置(Ca+Ti+R)复合溶液；滴加氨水或者酸，调节溶液的酸碱度，经过反复三次离心分离和水洗，得到白色沉淀A；将白色沉淀A放入水热反应釜中进行水热反应；反应后取出反应物，经过反复三次离心分离和水洗，干燥，即得载钛羟基磷灰石复相吸附和消毒纳米材料。
所述的(Ca+Ti+R)复合溶液，是指同时含有Ca2+，Ti4+和R离子的澄清溶液。将(NH4)H2PO4溶液搅拌滴加到温度为20-100℃的(Ca+Ti+R)复合溶液中，同时调节溶液的酸碱度，其中(Ca+Ti+R)/P的摩尔比为1.50-1.9。
所述的调节溶液的酸碱度，是指保持在PH值为8-14。
所述的将白色沉淀A放入水热反应釜中，是指加入蒸馏水，同时调节溶液的酸碱度，在100℃-300℃进行2-10小时的水热反应。
所述的调节溶液的酸碱度，是指保持在PH值为8-14。
本发明对Pb、Cd、Cu重金属离子，CO、SO2、NO有害气体，甲醛，亚甲基蓝等有机物有很强的吸附能力，直接制成或涂覆在相关载体上，经紫外光或自然光照射分解甲醛等有机物和NO有害气体，并可灭活细菌。
本发明的有益效果是本发明在建筑材料的表面涂层，水污染治理，空气净化等领域可得到广泛应用。本发明具有良好的吸附、光催化杀菌性能，不仅能在紫外线下，而且能在日光下分解污染物。不仅具有光催化活性好、耐腐蚀能力强、化学稳定性高、价格相对较低以及对人体无毒性等优点，同时利用载钛羟基磷灰石的吸附性，形成小范围内的局部高浓度，再通过TiO2的光催化降解和载钛羟基磷灰石的主动消毒杀菌功能，这两种复合效应将产生一种综合效果，既可有效地捕获有害病毒和细菌，又可以使有害病毒和细菌在短时间内失活、杀灭并最终矿物化氧化成完全无害的CO2和H2O，可以解决连续使用、二次污染问题，提高光催化剂的使用效率。
具体实施例方式
实施例1该实例材料外观呈象牙白色。用XRD测试，表明其结构为六方结构，其主要化合物为羟基磷灰石Ca10(PO4)6(OH)2。X＝0.5，Y＝0.2，R＝Fe3+载Ti4+羟基磷灰石吸附一消毒材料，确定材料的化学表示式(Ca9.3Ti0.5Ag0.2)(PO4)6(OH)2。
通过水热法合成具有纳米尺度的载Ti4+羟基磷灰石吸附消毒材料是首先配置(Ca+Ti+Fe)复合溶液，将(NH4)H2PO4溶液搅拌滴加到温度为100℃的(Ca+Ti+Fe)复合溶液中，其中(Ca+Ti+Fe)/P的摩尔比为1.9。然后滴加氨水或者酸，调节溶液的酸碱度，保持在PH值为8。经过反复三次离心分离和水洗，得到白色沉淀A；将白色沉淀A放入水热反应釜中进行水热反应中，加入蒸馏水，同时调节溶液的酸碱度，保持在PH值为8。在100℃进行10小时的水热反应。最后反应后取出反应物，经过反复三次离心分离和水洗，干燥，即得载钛羟基磷灰石复相吸附和消毒纳米材料。
该材料对Pb、Cd、Cu等重金属离子，CO、SO2、NO等有害气体，甲醛、苯等有机物挥发物，亚甲基蓝、罗丹明等有机染料，大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等细菌有很强的吸附能力，在太阳光或紫外线照射下，Fe3+离子进一步提高材料的光催化分解性能，可以较快降解甲醛、亚甲基蓝等有机物，矿化NO等有害气体，并可以灭活细菌。
实施例2该实例材料外观呈白色。用XRD测试，表明其结构为六方结构，其主要化合物为羟基磷灰石Ca10(PO4)6(OH)2。X＝2，Y＝0.01，R＝Ag+载Ti4+羟基磷灰石吸附一消毒材料，确定材料的化学表示式(Ca7.99Ti2Ag0.01)(PO4)6(OH)2。
通过水热法合成具有纳米尺度的载Ti4+羟基磷灰石吸附消毒材料是首先配置(Ca+Ti+Ag)复合溶液，将(NH4)H2PO4溶液搅拌滴加到温度为60℃的(Ca+Ti+Ag)复合溶液中，其中(Ca+Ti+Ag)/P的摩尔比为1.7。然后滴加氨水或者酸，调节溶液的酸碱度，保持在PH值为14。经过反复三次离心分离和水洗，得到白色沉淀A；将白色沉淀A放入水热反应釜中进行水热反应中，加入蒸馏水，同时调节溶液的酸碱度，保持在PH值为14。在300℃进行2小时的水热反应。最后反应后取出反应物，经过反复三次离心分离和水洗，干燥，即得载钛羟基磷灰石复相吸附和消毒纳米材料。
该材料对Pb、Cd、Cu等重金属离子，CO、SO2、NO等有害气体，甲醛、苯等有机物挥发物，亚甲基蓝、罗丹明等有机染料，大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等细菌有很强的吸附能力，在太阳光或紫外线照射下，可以降解甲醛、亚甲基蓝等有机物，矿化NO等有害气体，同时由于Ag+和Ti4+离子的主动消毒杀菌功能与材料的光催化功能相互促进，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等细菌有很强的灭活效果。
实施例3该实例材料外观呈白色。用XRD测试，表明其结构为六方结构，其主要化合物为羟基磷灰石Ca10(PO4)6(OH)2。X＝6，Y＝0.02，R＝Ce4+载Ti4+羟基磷灰石吸附消毒材料，确定材料的化学表示式(Ca3.98Ti6Ce0.02)(PO4)6(OH)2。
通过水热法合成具有纳米尺度的载Ti4+羟基磷灰石吸附消毒材料是首先配置(Ca+Ti+Ce)复合溶液，将(NH4)H2PO4溶液搅拌滴加到温度为20℃的(Ca+Ti+Ce)复合溶液中，其中(Ca+Ti+Ce)/P的摩尔比为1.50。然后滴加氨水或者酸，调节溶液的酸碱度，保持在PH值为12。经过反复三次离心分离和水洗，得到白色沉淀A；将白色沉淀A放入水热反应釜中进行水热反应中，加入蒸馏水，同时调节溶液的酸碱度，保持在PH值为12。在200℃进行6小时的水热反应。最后反应后取出反应物，经过反复三次离心分离和水洗，干燥，即得载钛羟基磷灰石复相吸附和消毒纳米材料。
该材料对Pb、Cd、Cu等重金属离子，CO、SO2、NO等有害气体，甲醛、苯等有机物挥发物，亚甲基蓝、罗丹明等有机染料，大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等细菌有很强的吸附能力，在太阳光或紫外线照射下，可以降解甲醛、亚甲基蓝等有机物，矿化NO等有害气体，并可以灭活细菌。Ce4+和Ti4+离子的相互促进，对降解甲醛、亚甲基蓝等有机物，矿化NO等有害气体有较好的促进作用。
权利要求
1.一种载Ti4+羟基磷灰石纳米粉体吸附消毒材料的制备方法，其特征在于，通过负载Ti4+和Fe3+，Ag+或Ce4+离子，通过水热法获得的负载Ti4+的羟基磷灰石吸附消毒材料，所述的载Ti4+羟基磷灰石纳米粉体吸附消毒材料的其化学组成式为(Ca10-x-yTixRy)(PO4)6(OH)2，其中x＝0.5～6，y＝0.01～0.2，R为Fe3+，Ag+或Ce4+。
2.根据权利要求1所述的载Ti4+羟基磷灰石纳米粉体吸附消毒材料的制备方法，其特征是，所述的水热法，是指通过水热法合成具有纳米尺度的载Ti4+羟基磷灰石吸附消毒材料是首先配置(Ca+Ti+R)复合溶液；然后滴加氨水或者酸，调节溶液的酸碱度，经过反复三次离心分离和水洗，得到白色沉淀A；将白色沉淀A放入水热反应釜中进行水热反应；最后反应后取出反应物，经过反复三次离心分离和水洗，干燥，即得载钛羟基磷灰石复相吸附和消毒纳米材料。
3.根据权利要求2所述的载Ti4+羟基磷灰石纳米粉体吸附消毒材料的制备方法，其特征是，所述的(Ca+Ti+R)复合溶液，是指同时含有Ca2+，Ti4+和R离子的澄清溶液，将(NH4)H2PO4溶液搅拌滴加到温度为20-100℃的(Ca+Ti+R)复合溶液中，其中(Ca+Ti+R)/P的摩尔比为1.50-1.9。
4.根据权利要求2所述的载Ti4+羟基磷灰石纳米粉体吸附消毒材料的制备方法，其特征是，所述的将白色沉淀A放入水热反应釜中，是指加入蒸馏水，同时调节溶液的酸碱度，在100℃-300℃进行2-10小时的水热反应。
5.根据权利要求2或者4所述的载Ti4+羟基磷灰石纳米粉体吸附消毒材料的制备方法，其特征是，所述的调节溶液的酸碱度，是指保持在PH值为8-14。
全文摘要
一种载Ti
文档编号B01J20/06GK1701843SQ20051002479
公开日2005年11月30日 申请日期2005年3月31日 优先权日2005年3月31日
发明者胡安民, 常程康, 李明, 毛大立, 雷同 申请人:上海交通大学