[發明專利]一種納米銀負載油茶果殼熱解碳微球的制備方法

有效

• 申請號: 201610025896.8
• 申請日: 2016-01-15
• 公開（公告）號: CN105536660B
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 郭會琴;馬文天;顏流水;李可心
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: B01J13/04
• 分類號: B01J13/04;C02F1/50;A01N59/16;A01P1/00;A01P3/00;C01B32/05
• 代理公司: 南昌洪達專利事務所36111
• 代理人: 劉凌峰

技術領域

本發明涉及涉及一種無機非金屬碳材料的制備方法，具體為一種納米銀負載油茶果殼熱解碳微球的制備方法。

技術背景

目前，水污染問題已經成為目前世界上最為緊迫的衛生危機之一，統計顯示，每年全世界有12億人因飲用污染水而患病，1500萬5歲以下兒童死于不潔水引發的疾病，而每年死于霍亂、痢疾和瘧疾等因水污染引發的疾病的人數超過500萬。在發展中國家，各類疾病有80%是因為飲用了不衛生的水傳播的。我國目前也面臨著水污染和資源危機，另一方面，隨著科技、經濟迅速發展，人民生活水平日益提高，人們對日常生活品質的追求也日漸趨向于環保、健康，由此環?？咕牧蠞u漸受到重視。結合近年來中國多地區爆發的霧霾天氣、飲用水水質問題等，設計和制備一種新型的具有優異抗菌效果材料將對改善人類的生活環境具有重大意義。目前，抗菌材料主要應用于紡織品、自來水凈化裝置、食品包裝保鮮材料、室內裝潢材料、醫療用品等方面。

抗菌材料主要分為無機抗菌材料和有機抗菌材料，其中，銀離子抗菌劑在無機抗菌材料中占有主導地位。納米銀是一種特殊形態的金屬銀，其粒徑范圍在1至100nm之間。納米銀粒子的粒徑非常小，具有很大的比表面積，其抗菌效果可達普通銀的幾百倍。由于銀粒子納米尺寸的原因，其表面電子具有特殊性質，納米銀可與細菌的巰基形成配位體，提高了抗菌效果。因而納米銀具有很強的殺菌抗拒活性，被認為是一種新型抗菌劑，與傳統殺菌劑相比，其抗菌效果更加優異，也沒有傳統殺菌劑具備的耐藥性。銀納米顆粒除了具有良好的抑菌、殺菌效果外，還可以用于催化甲烷氨氧化制備氫氰酸反應、二烯烴的選擇性加氫制單烯烴反應、乙烯選擇性氧化制環氧乙烷反應、甲醇選擇性氧化制甲醛反應等。此外，銀納米顆粒在集成電路、制備燃料電池、化學電池和光化學電池中也有著重要的應用。

但納米顆粒極易自發團聚，限制了納米材料的納米效應，降低了其應用領域及效果。此外，納米顆粒在應用過程中存在材料流失、回收困難等缺陷。因此在實際使用中常將其負載于載體材料進行使用。碳材料因其優異的物化性能，如化學穩定性、熱穩定性、高比表面積以及優良的導電和導熱性等，占據著其他載體材料不可替代的地位。近年來提出的一些物理方法(Appl. Surf. Sci. 2014, 292: 480-487) 以及化學方法 (Appl. Surf. Sci. 2008, 255:435-438; CN 103548875 B) 制備的載銀碳材料都能有效抑制細菌生長；同時，熱解碳因其具有良好的生物相容性，在其上負載銀后摻入醫用生物材料，可以提高生物材料的抗菌性。但目前仍存在許多不足：如器械、原材料昂貴，金屬納米材料與載體材料結合不夠緊密、負載量小、分散性差，有機試劑的引入導致材料的生物毒性等。

本發明中使用的載體材料碳微球可以使用農林廢棄物——油茶果殼為原材料，降低成本同時實現對生物質資源的開發利用；本方法制備得到的負載納米銀碳微球，其內部及表面銀的負載量較大，銀顆粒粒徑較均勻且分散良好，經過超聲洗滌后只有少數銀顆粒脫落，說明銀顆粒與碳微球結合較為緊密，有望成為一種抗菌效果優良，使用壽命長的抗菌材料；制備過程中使用溶劑為去離子水和無水乙醇，不引入生物毒性的有機溶劑，增加了應用于醫用生物材料的可能性；經過退火得到的碳微球，由于具有較大的比表面積和豐富的孔道，銀納米顆粒在孔道內部堆積，可以受到保護而不易氧化，同時使用過程中也不易流失，可以達到緩釋的效果；同時銀納米晶體的不規則堆積也導致尺寸不同的孔道形成，從而使O₂分子的傳輸路徑更多，可以增加發生氧化還原反應的活性位點，因此有望使催化劑更穩定，更高效。

發明內容

本發明的目的是提供一種納米銀負載油茶果殼熱解碳微球復合材料的制備方法。

該方法以油茶果殼超細粉體為原料，經過水熱、高溫碳化處理，得到油茶果殼熱解碳微球，以該油茶果殼熱解碳微球為載體，將其與銀離子相互作用后，通過射頻等離子體處理后制成負載納米銀的碳微球。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：

（１）將油茶果殼超細粉體置于水中，攪拌溶脹3-8小時，得到油茶果殼粉體懸濁液。

（２）將所述懸濁液轉移至聚四氟乙烯內襯的不銹鋼反應釜，于鼓風干燥箱中進行水熱反應。反應結束后將得到的產物水洗、干燥，得到油茶果殼水熱碳微球。

（３）將油茶果殼水熱碳微球于高溫管式爐中進行退火擴孔處理，得到油茶果殼熱解碳微球。

（４）將碳微球均勻分散在硝酸銀水溶液中6-24小時。

（５）分離、干燥固形物，得到吸附銀離子的碳微球。