一种负载银纳米颗粒超大孔材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种负载银纳米颗粒超大孔材料及其制备方法，以藤壶壳作为模板剂，加入一定量的磷酸盐合成了碳酸钙、磷酸钙和羟基磷灰石超大孔复合材料，并以超大孔复合材料为载体在银氨配离子的水溶液中浸泡，然后高温烧结，在超大孔复合材料上负载了银纳米颗粒。本发明专利技术实现了银纳米颗粒粒径大小及分散性的有效调控，获得了粒径均一、分散性良好的负载银纳米颗粒大孔材料，该超大孔复合材料具有大的比表面积，具有强的吸附和承载能力，特别是纳米银颗粒的负载，使得本产品在催化和抗菌等领域具有广阔的应用前景，本发明专利技术制备过程简单，成本低廉，投资少，适合大量生产。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，以藤壶壳作为模板剂，加入一定量的磷酸盐合成了碳酸钙、磷酸钙和羟基磷灰石超大孔复合材料，并以超大孔复合材料为载体在银氨配离子的水溶液中浸泡，然后高温烧结，在超大孔复合材料上负载了银纳米颗粒。本专利技术实现了银纳米颗粒粒径大小及分散性的有效调控，获得了粒径均一、分散性良好的负载银纳米颗粒大孔材料，该超大孔复合材料具有大的比表面积，具有强的吸附和承载能力，特别是纳米银颗粒的负载，使得本产品在催化和抗菌等领域具有广阔的应用前景，本专利技术制备过程简单，成本低廉，投资少，适合大量生产。【专利说明】
本专利技术属于材料领域，具体涉及。
技术介绍
多孔材料由于具有大的表面积增强了其催化和吸附等性能，因而被广泛地应用在气体吸附、分离、异相催化以及离子交换等领域。 纳米颗粒具有大比表面和显著的量子尺寸效应而导致材料的物理、化学性质发生变化，因而在生物传感、催化、光电传导等领域有着广泛的应用。 其中纳米银颗粒的用途最为广泛，其主要应用领域有:纳米银的低温导热系数高而比表面积大，这使得纳米银成为优良的低温导热材料；作为催化剂用于二烯烃、炔烃选择性加氢制单烯烃，乙烯选择性氧化制环氧乙烷，芳烃的烷化制烷基芳烃，甲烷氨氧化制氢氰酸，甲醇选择性氧化制甲醛等；作为抗菌材料用于生产抗菌防臭纤维、抗菌塑料、抗菌涂料、抗菌陶瓷等；在绝缘体和半导体中掺杂银纳米颗粒，使其具有优良的光学特性，适于制造各种新型光电器件。 因此将纳米银颗粒负载在大孔材料上将会在催化、生物医学、环境等方面有重要应用。学者们对负载纳米银颗粒的制备研究很多，如汪信等专利技术公开了一种负载纳米金属银粒子的氧化石墨及其制备方法(汪信，徐超，朱俊武，等，负载纳米金属银粒子的氧化石墨及其制备方法，申请号/专利号200710135561)，但这种方法制备过程较复杂；贺军辉等以自然界中丰富存在的天然纤维为模板得到原位负载于天然纤维表面的银纳米颗粒(贺军辉，朱纯阳，负载于天然纤维素片材上的银纳米颗粒原位制备方法，申请号/专利号200810116208)，该方法成本低廉，工艺简单，但以天然纤维素片材的热稳定性较差，不适合在高温应用；林昌健等用溶胶一凝胶和水热处理相结合的方法，在二氧化钛纳米管和二氧化钛纳米带负载银纳米粒子(林昌健，陈艺聪，庄惠芳等，纳米二氧化钛负载银纳米粒子的方法，申请号/专利号200510126613)，可在不同的二氧化钛纳米结构中负载银纳米粒子，但二氧化钛成本太高不适合大规模生产。1996年罗孟飞，付文丽等人研究显示负载银材料对Nx0，CO等具有良好催化性能(化学通报，1996，4，30-32)。
技术实现思路
针对以上技术现状，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种，制备过程简单，成本低廉，具有优良的催化性能的负载银纳米颗粒超大孔材料及其制备方法。 本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种负载银纳米颗粒超大孔材料的制备方法，其特征在于所述制备方法是以藤壶壳和磷酸盐为原料，通过水热的方法合成碳酸钙、磷酸钙和羟基磷灰石超大孔复合材料，然后以此超大孔复合材料为载体，采用浸溃、还原的方法制备负载银纳米颗粒的超大孔材料，具体包括以下步骤: (I)取市售藤壶壳(主要成分为石灰质,碳酸钙含量为85-95% )，切成块状； (2)取上述切成块状的藤壶壳分别在蒸馏水、过氧化氢、酒精、二氯甲烷中浸泡10?30小时,然后用酒精冲洗,干燥,备用； (3)取上述预处理的藤壶壳、磷酸盐和水放入反应釜中，密封，在110?200°C下反应24?72小时,冷却至室温,干燥,备用；其中藤壶壳与磷酸盐的量按I丐尚子与磷酸根尚子的摩尔数之比为1:1?3来称取； (4)将上述(3)水热反应的产物放入坩埚电阻炉中，在400_950°C的温度下进行高温烧结I?2小时，得到碳酸钙、磷酸钙和羟基磷灰石超大孔复合材料； (5)将高温烧结的产物碳酸钙、磷酸钙和羟基磷灰石超大孔复合材料在银氨配离子的水溶液中浸泡6?24小时后，在0.5M的葡萄糖水溶液中进行还原反应5?20小时，然后干燥，再进行高温烧结，即得到负载银纳米颗粒超大孔复合材料。 所述磷酸盐为磷酸一氢铵、磷酸二氢铵。 所述银氨配离子为' 作为优选，所述钙离子与磷酸根离子的摩尔数之比为1:2。 所述银氨配离子的水溶液中银氨配离子的浓度为0.05?2.00摩尔/升。 所述的银纳米颗粒大小可通过其在葡萄糖水溶液中还原反应的时间进行调控。 本专利技术以藤壶壳作为模板，通过水热反应实现了人工合成碳酸钙、磷酸钙和羟基磷灰石超大孔复合材料，并以超大孔复合材料为载体，负载了银纳米颗粒，实现了银纳米粒径大小及分散性的有效调控，获得了粒径均一、分散性良好的负载银纳米颗粒超大孔材料。该复合材料为块状多孔结构，具有表面积大，吸附和承载能力强，由于比表面大，特别是纳米银颗粒的负载，本产品还可以作为良好的催化剂和抗菌材料。 与现有技术相比，本专利技术的优点如下: 1、反应原料均为常见且价格较低的化学试剂，其中所用的模板剂为藤壶壳，该原料来源广，价格便宜，所以生产成本低廉； 2、本专利技术在高温高压水热条件下使藤壶壳中的碳酸钙与磷酸盐反应，将部分碳酸钙转化为磷酸钙和羟基磷灰石，然后通过高温烧结除去有机物，成功合成了孔隙率高，孔径大，机械强度好的超大孔复合材料。以所制备的超大孔复合材料为载体，通过控制银氨配离子的浓度和还原剂葡萄糖的浓度，实现了对负载银纳米颗粒粒径大小及分散性的有效调控，获得了粒径均一、分散性良好的负载银纳米颗粒超大孔复合材料，所制备的负载银纳米颗粒超大孔复合材料，在催化和抗菌等领域具有广阔的应用前景； 3、本专利技术的制备工艺简单，且生产效率高，设备投资少，同时整个生产过程无任何污染，符合可持续发展要求。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术制备的超大孔复合材料负载银纳米颗粒的扫描电镜图。 【具体实施方式】 为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。 实施例1 取市藤壶壳，切成块，分别在蒸馏水、过氧化氢、酒精、二氯甲烷中浸泡10小时，然后用酒精冲洗，干燥，备用。称取0.50g的块状藤壶壳于具有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，然后按钙离子与磷酸根离子的摩尔数之比为1:1的比例称取磷酸氢二铵盐0.66g于反应釜中，加入蒸馏水15毫升，密封。在110°C的温度下反应釜中反应72小时，反应结束后自然冷却至室温，用蒸馏水冲洗，在120°C的温度下干燥3小时。将上述产物在坩埚电阻炉中，950°C的温度下高温烧结I小时。配制2.0摩尔/升的银氨配离子溶液，将烧结产物浸泡在银氨配离子溶液中6小时后,在0.5M的葡萄糖水溶液中进行还原反应20小时,在坩埚电阻炉中，500°C的温度下高温烧结2小时。 将反应获得的产物进行X射线粉末衍射仪分析和扫描电子显微镜测试，结果显示产物为碳酸钙(59% )、磷酸钙(20% )、羟基磷灰石(20% )及纳米银颗粒(1% )的复合物，材料孔径约为500微米。负载的纳米银颗粒均匀分布。 实施例2 取市售藤壶壳，切成块，分别在蒸馏水、过氧化氢、酒精、二氯甲烷中浸泡30小时，然后用酒精冲洗，干燥，备用。称取本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种负载银纳米颗粒超大孔材料的制备方法，其特征在于步骤依次为： (1)将藤壶壳切块，分别在蒸馏水、过氧化氢、酒精、二氯甲烷中浸泡10～30小时，然后用酒精冲洗，干燥； (2)取上述预处理的藤壶壳、磷酸盐和蒸馏水放入反应釜中，密封，在110～200℃的温度下反应24～72小时，自然冷却至室温，用蒸馏水冲洗，干燥。其中藤壶壳与磷酸盐的量按钙离子与磷酸根离子的摩尔数之比为1：1～3来称取；； (3)将上述步骤(2)的产物在坩埚电阻炉中，400～950℃的温度下烧结1～2小时，得到碳酸钙、磷酸钙、羟基磷灰石超大孔复合材料； (4)将碳酸钙、磷酸钙和羟基磷灰石超大孔复合材料在银氨配离子的水溶液中浸泡6～24小时后，在0.5M的葡萄糖水溶液中进行还原反应5～20小时，然后干燥，再进行高温烧结，即得到负载银纳米颗粒超大孔复合材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李星，赵亚云，赵秀华，康晶燕，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33