[發明專利]一種二氧化鈦納米管的制備與摻銀方法

無效

• 申請號: 201410053950.0
• 申請日: 2014-02-18
• 公開（公告）號: CN103820834A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 吳水林;劉想梅;翁正陽;李霞;周田;李滿;楊偉國;朱劍豪
• 申請（專利權）人: 吳水林
• 主分類號: C25D11/26
• 分類號: C25D11/26;B22F9/24;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明涉及納米材料和光催化技術的應用領域，特別是涉及采用陽極氧化法制備二氧化鈦納米管，并后續使用光化學還原法加載金屬銀。

背景技術

隨著人們生活水平的提高，潔凈衛生的生活環境逐漸成為人們追求的目標。在這種形勢之下，如何有效的抑制有害細菌的生長、繁殖，或者徹底的殺滅有害細菌這一課題，越來越受到世人的關注。

銀是較為常見也是相對較為廉價的一種貴金屬，由于其具有優異的物理和化學性質，使之成為物理、化學、材料等科學領域研究的熱點，同時也得到了廣泛的應用。二氧化鈦作為一種重要的無機材料，在工業領域有著廣泛的應用。相對于二氧化鈦納米顆粒，二氧化鈦納米管具有更大的比表面積、獨特的表面區域和孔體積，從而表現出獨特的物理和化學性質。二氧化鈦納米材料具有對人體安全無毒，對皮膚沒有刺激性；光催化活性高，抗菌能力強，抗菌范圍廣；無異味，熱穩定性好，低成本和來源容易等特點。

常用的制備二氧化鈦納米管的方法有模板法、陽極氧化法和水熱法。模板法可以制備有序的二氧化鈦納米管，但是其工藝復雜，生產率比較低，成本高并且制得的納米管管徑較大（100nm），管壁較厚（10nm）。水熱法制備出的鈦納米管有序度低。陽極氧化是在鈦基片上生長二氧化鈦納米管，制備工藝簡單，通過調節氧化電壓，電解液濃度等參數可以很容易控制管長、管徑、結構，并且制備出的二氧化鈦納米管具有高度有序等優點。所以本發明用陽極氧化法來制備二氧化鈦納米管。

制備納米銀的方法有化學還原法、微乳液法、電化學法、光還原法、激光消融法、種子媒介法、化學氣相沉積法、超臨界流體法等，化學還原法所用還原劑（如水合肼、硼氫化鈉等）有毒，且制得的粒徑分布不均勻；化學氣相沉積法、超臨界流體法、激光消融法對設備要求高；微乳液法、種子媒介法制備過程繁瑣；電化學制備速度慢且必須加高濃度的保護劑，并有較多的大粒徑的銀粒子在陰極沉積，使得制備納米銀的成本增加。故本發明采用的是光化學還原法來摻雜納米銀顆粒在二氧化鈦納米管上。

發明內容

本發明專利的目的在于供一種二氧化鈦納米管的制備與摻銀方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟一，

配置氟化銨、水、乙二醇的混合溶液（質量比為3:5:92），500ml作為電解液;

步驟二，

以鈦片作為陽極，高純度（99.99%）石墨片作為陰電極，陽極氧化前用去離子水和乙醇、丙酮超聲清洗并干燥，陰陽電極之間的距離為2cm，用500m1塑料燒杯作為電解液容器，裝入步驟一所制得的電解液，將穩壓穩流電源連接好，在室溫條件下進行陽極氧化，所采用的電壓為60V，氧化時間1h，氧化完畢取出鈦片用去離子水和乙醇清洗干凈，室溫空氣下干燥，制得二氧化鈦納米管。

步驟三，

將步驟二所制得的納米管置于程控箱式電爐中在空氣氛圍下450℃恒溫退火2h，升溫速率為2.5℃/min。

步驟四，

將步驟三退火后的TiO₂納米管浸入200ml，0-0.04mol/L的AgNO₃溶液中，并用超聲波振蕩器超聲30min，然后取出室溫干燥。

步驟五，

將步驟四所制得的樣品浸入200ml，0.1mol/L的甲醇溶液中，于12W紫外燈下照射，光照時間為30min，使Ag⁺經光化學還原為金屬Ag，即得摻銀的二氧化鈦納米管，所述紫外燈的波長為256nm。

步驟二制得的二氧化鈦納米管在干燥后于450℃處理2小時，使非晶的二氧化鈦納米管轉變為銳鈦礦納米管。

混合電解液的配置。氟化銨、水、乙二醇的混合溶液（質量比為3:5:92）。

步驟四中二氧化鈦納米管分別浸入的AgNO₃溶液的濃度可以是0.012mol/L、0.020mol/L、0.028mol/L或者0.040mol/L。

有益效果：

在二氧化鈦納米管表面沉積貴金屬粒子，對光催化效率有較為明顯的改善。能夠提供其光電活性，提高TiO₂的光電子效率。

抗菌能力，相對于其他貴金屬來說，銀的價格相對便宜、毒性小并且效果也很好。銀是一種廣譜抗菌劑，有著非常好的抗菌效率，一種抗生毒平均能殺死6種致病生物菌，而銀能殺死650種，并能有效控制頑抗菌株。銀的穩定性好，沒有細胞毒性。銀對目前所知的幾乎所有細菌和胞外病毒都能產生抑制作用，銀離子對人體無害，不會產生任何副作用。

附圖說明

下面結合附圖及實施方式對本發明作進一步詳細的說明：