[发明专利]一种常温制备核壳结构的Ag/TiO2

说明书

本发明提出一种常温制备核壳结构的Ag/TiOsubgt;2/subgt;纳米颗粒的方法及其应用，将钛前驱体、分散剂、纳米银颗粒水溶液以乙醇和水为溶剂，在20‑40℃下搅拌水解得混合液；将pH调节剂加入所述混合液中，调节pH为3‑5，于50‑70℃下反应完成后，降至室温得Ag/TiOsubgt;2/subgt;纳米颗粒溶胶；将所述Ag/TiOsubgt;2/subgt;纳米颗粒溶胶在室温搅拌陈化至少24小时，离心洗涤，冻干后得核壳结构Ag/TiOsubgt;2/subgt;纳米颗粒。本发明提出的常温制备方法有助于提高制备Ag/TiOsubgt;2/subgt;核壳结构纳米颗粒的生产效率和降低生产条件，构筑了Ag/TiOsubgt;2/subgt;核壳复合结构纳米颗粒的精细合成工艺。本发明制备的Ag/TiOsubgt;2/subgt;核壳纳米颗粒中，Ag作为核层，TiOsubgt;2/subgt;作为壳层，其中合成Ag颗粒的尺寸在20～60nm，壳层的厚度在10～30nm，Ag/TiOsubgt;2/subgt;核壳纳米颗粒通过二元协同作用使Ag/TiOsubgt;2/subgt;核壳结构纳米复合颗粒发挥出更有效的性能。

技术领域

本发明属于功能纳米材料制备领域，具体为一种常温制备核壳结构的Ag/TiO₂纳米颗粒的方法及其在纳米光触媒抗菌消毒方面的应用。

背景技术

纳米级TiO₂电子结构具有以下特点，在光照下，能吸收相当于带隙能量以下的光能，使其表面发生激励而产生具有很强的还原和氧化能力的电子(e-)和空穴(h+)，能有效地降解空气中有毒有害气体及杀灭多种细菌，并能将细菌或真菌释放出的毒素分解，防止毒素引起二次污染。然而，纳米TiO₂单一材料由于对外界光线的利用率不高，光生电子-空穴对容易复合致使最终产生的活性基团少，存在光催化活性低等缺点，限制了其应用场所。

Ag/TiO₂复合纳米材料能在一定程度上解决上述问题。由于Ag/TiO₂的复合会产生肖特基结或者银掺杂形成中间杂质能级，能有效地分离电子-空穴对，并拓展其光响应范围，从而能在较大程度上提高的光催化性能。另外，Ag/TiO₂复合纳米材料既能在外界光照下产生活性基团进行光催化抗菌，同时在无光条件下也能缓释出Ag⁺同样进行杀菌，实现更高效的杀菌能力。因此，Ag/TiO₂复合纳米材料结合二氧化钛的光触媒特性和银较高的抗菌性，因此可以在有光和无光条件下应用于更广的杀菌范围，并且增强杀菌性能，可选择性的分别应用于纳米光触媒抗菌液、纳米光触媒抗菌液织物、纳米光触媒抗菌涂层、纳米光触媒抗菌滤芯等防疫方向。

目前制备Ag/TiO₂复合纳米材料的方案有：

专利【CN102630706 A】公开了一种AgTiO₂核壳结构纳米复合材料的制备方法，其中银纳米颗粒均匀的散落在TiO₂微球表面，其中银颗粒大小为20-100纳米，复合材料大小为1-2微米。该方法通过一步水热法简单的制备AgTiO₂材料。此材料有较好的抗菌性能。但该方法制备的并非传统意义的核壳结构，水热法需要高温170-175℃。

专利【CN103894191 A】公开了一种分层Ag@TiO₂核壳结构纳米颗粒的制备方法，其能广泛的应用于抗菌，光催化等领域。该方法同样是水热法包覆，需要在反应釜中180℃保存12小时。该方法需要通过反应釜高温反应，反应温度高耗能大，且不适合批量生产。

专利【CN102189271 B】公开了一种Ag/TiO₂纳米复合材料的制备方法，利用液相激光烧蚀产生的TiO_x胶体加入到硝酸银中水热处理制备。该方法需要在高温反应釜中170-190℃水热处理14-18小时，且需要通过激光刻蚀技术，依赖高性能设备体系。