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CUZNO复合材料的制备方法.pdf

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CUZNO 复合材料 制备 方法
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摘要
申请专利号:

太阳城集团CN201210243245.8

申请日:

20120713

公开号:

CN102771517B

公开日:

20140402

当前法律状态:

有效性:

有效

法律详情:
IPC分类号: A01N59/20,A01P1/00,B01J23/80 主分类号: A01N59/20,A01P1/00,B01J23/80
申请人: 四川长虹电器股份有限公司
发明人: 王婕,潘晓勇,彭玲,刘勇
地址: 621000 四川省绵阳市高新区绵兴东路35号
优先权: CN201210243245A
专利代理机构: 成都虹桥专利事务所(普通合伙) 代理人: 梁鑫
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法律状态
申请(专利)号:

太阳城集团CN201210243245.8

授权太阳城集团号:

法律状态太阳城集团日:

法律状态类型:

摘要

太阳城集团本发明公开了一种Cu-ZnO复合材料的制备方法,属于无机材料领域。本发明方法合成温度低、易于工业化应用,具体包括如下步骤:a、将氯化铜溶液和十六烷基三甲基溴化铵溶液混合均匀;b、向步骤a中制得的混合均匀的溶液中加入联氨溶液并搅拌均匀;c、向步骤b所得混合液中加入氧化锌晶须,搅拌得到悬浮液;d、向步骤c中所得悬浮液中加入氨水使悬浮液呈碱性,再将悬浮液在室温下搅拌使之充分反应;e、将步骤d充分反应后的体系洗涤过滤后干燥得到Cu-ZnO复合材料。本发明方法可以使Cu-ZnO复合材料在室温下合成,合成工艺简单,操作方便,易于工业化应用,并且具有良好的抗菌性能。

权利要求书

1.Cu-ZnO复合材料的制备方法,其特征在于包括如下步骤:a、将氯化铜溶液和十六烷基三甲基溴化铵溶液混合均匀;b、向步骤a中制得的混合均匀的溶液中加入联氨溶液并搅拌均匀;c、向步骤b所得混合液中加入氧化锌晶须,搅拌得到悬浮液;d、向步骤c中所得悬浮液中加入氨水使悬浮液呈碱性,再将悬浮液在室温下搅拌使之充分反应;e、将步骤d充分反应后的体系洗涤过滤后干燥得到Cu-ZnO复合材料。2.根据权利要求1所述的Cu-ZnO复合材料的制备方法,其特征在于:步骤e中,干燥的温度为50~80℃。3.根据权利要求1或2所述的Cu-ZnO复合材料的制备方法,其特征在于:步骤a中,混合均匀的溶液中氯化铜的浓度为0.02~0.3mol/L,十六烷基三甲基溴化铵的浓度为0.04~0.13mol/L。4.根据权利要求3所述的Cu-ZnO复合材料的制备方法,其特征在于:步骤a中,混合均匀的溶液中氯化铜的浓度为0.1~0.2mol/L,十六烷基三甲基溴化铵的浓度为0.08~0.12mol/L。5.根据权利要求3所述的Cu-ZnO复合材料的制备方法,其特征在于:步骤b中,向步骤a中制得的混合均匀的溶液中按每升加入35~200ml联氨溶液并搅拌均匀。6.根据权利要求5所述的Cu-ZnO复合材料的制备方法,其特征在于:步骤b中,向步骤a中制得的混合均匀的溶液中按每升加入100~150ml联氨溶液并搅拌均匀。7.根据权利要求5或6所述的Cu-ZnO复合材料的制备方法,其特征在于:步骤c中,向步骤b所得混合液中按每升加入20~45克氧化锌晶须。8.根据权利要求7所述的Cu-ZnO复合材料的制备方法,其特征在于:步骤c中,向步骤b所得混合液中按每升加入30~40克氧化锌晶须。9.根据权利要求1或2所述的Cu-ZnO复合材料的制备方法,其特征在于:步骤d中,向步骤c中所得悬浮液中加入氨水使悬浮液的pH值为8~14。

说明书

技术领域

本发明属于无机材料领域,具体涉及一种Cu-ZnO复合材料的制备方法。

背景技术

氧化锌由于其非常好的光学和电学性质而成为用途最广的半导体材料之一。他本身也是一种抗菌性能优异的抗菌剂。氧化锌的抗菌原理为光催化氧化反应,即半导体复合材料在光的催化作用下会产生光生电子和空穴,而光生电子或者空穴会进一步反应形成具有强氧化能力的活性物质来杀死或者抑制细菌的生长,从而起到抗菌作用。由于氧化锌本身产生的光生电子和空穴容易复合,导致活性物质减少,因此,提高氧化锌的电子和空穴分离效率是提高氧化锌抗菌性能的关键。目前除了研究贵金属如金、银、铂与氧化锌的复合材料之外,铜、铁等金属也是研究的热点。铜是与人类关系非常密切的有色金属,被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域,在我国有色金属材料的消费中仅次于铝。此外,由中国疾控中心研究测试表明,紫铜的抑菌性最强,未来将大力开发铜质抑菌材料。

常见的Cu-ZnO复合材料的制备方法有惰性气体还原法、磁控溅射法、原子层沉积法等。但这些合成方法所需温度高、能源消耗大,如惰性气体还原法合成温度需要400-500℃,磁控溅射法合成温度为200℃且需循环沉积200次,原子层沉积法合成温度需要900℃;并且现有技术方法制备的Cu-ZnO复合材料的抗菌率较低,如现有技术中记载的载铜氧化锌对大肠杆菌的杀灭率为50%-70%,又如掺杂铜的氧化锌对金黄色葡萄球菌的抗菌率为40%-60%。因此,开辟新的、易于工业化应用的合成方法并提高Cu-ZnO复合材料的抗菌性能是目前最重要的任务。

发明内容

太阳城集团本发明所要解决的技术问题是提供一种合成温度低、易于工业化应用的Cu-ZnO复合材料的制备新方法。

太阳城集团本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:Cu-ZnO复合材料的制备方法,包括如下步骤:

太阳城集团a、将氯化铜溶液和十六烷基三甲基溴化铵溶液混合均匀;

太阳城集团b、向步骤a中制得的混合均匀的溶液中加入联氨溶液并搅拌均匀;

太阳城集团c、向步骤b所得混合液中加入氧化锌晶须,搅拌得到悬浮液;

d、向步骤c中所得悬浮液中加入氨水使悬浮液呈碱性,再将悬浮液在室温下搅拌使之充分反应;

太阳城集团e、将步骤d充分反应后的体系洗涤过滤后干燥得到Cu-ZnO复合材料。

太阳城集团所述晶须是指以单晶形式生长的、形状类似短纤维,而尺寸远小于短纤维的须状单晶体,由于晶须在结晶时原子结构排列高度有序,直径小到难容纳那种存在于大晶体中的缺陷,如颗粒界面、空洞、位错及结构不完整等,使晶须的强度接近完整晶体的理论值,是一种力学性能十分优异的新型复合材料补强增韧剂。

其中,上述方法步骤e中,干燥的温度为50~80℃。

其中,上述方法步骤a中,混合均匀的溶液中氯化铜的浓度为0.02~0.3mol/L,十六烷基三甲基溴化铵的浓度为0.04~0.13mol/L。

太阳城集团进一步的,步骤a中,混合均匀的溶液中氯化铜的浓度为0.1~0.2mol/L,十六烷基三甲基溴化铵的浓度为0.08~0.12mol/L。

太阳城集团其中,上述方法步骤b中,向步骤a中制得的混合均匀的溶液中按每升加入35~200ml联氨溶液并搅拌均匀。

进一步的,步骤b中,向步骤a中制得的混合均匀的溶液中按每升加入100~150ml联氨溶液并搅拌均匀。

其中,上述方法步骤c中,向步骤b所得混合液中按每升加入20~45克氧化锌晶须。

进一步的,步骤c中,向步骤b所得混合液中按每升加入30~40克氧化锌晶须。

其中,上述方法步骤d中,向步骤c中所得悬浮液中加入氨水使悬浮液的PH值为8~14。

太阳城集团本发明的有益效果是:采用本发明方法可以使Cu-ZnO复合材料在室温下合成,合成工艺简单,操作方便;本发明方法采用50~80℃的干燥温度不会破坏氧化锌的微观形貌,反应的重复性好,即每次都能成功合成本发明复合材料;本发明方法的整个制备过程在搅拌装置上进行,设备简单,温度低、能耗低,反应太阳城集团短、效率高,在有限的太阳城集团内能够合成分布均匀的纳米复合材料,易于工业化应用。另外,用本发明方法制得的Cu-ZnO复合材料可实现Cu与ZnO结合紧密,具有良好的抗菌性能,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀灭率均可达到98%以上。再次,本发明为无机材料领域提供了一种全新的制备Cu-ZnO复合材料的方法,为制备Cu-ZnO复合材料提供了一种新的选择。

附图说明

图1是本发明实施例三制备的Cu-ZnO复合材料的X射线粉末衍射分析(XRD)谱图;纵坐标是强度,任意单位;横坐标是2theta,单位:度。

太阳城集团图2是实施例三制备的Cu-ZnO复合材料的扫描电镜图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明进一步说明。

Cu-ZnO复合材料的制备方法,包括如下步骤:

a、将氯化铜溶液和十六烷基三甲基溴化铵溶液混合均匀;

太阳城集团b、向步骤a中制得的混合均匀的溶液中加入联氨溶液并搅拌均匀;

太阳城集团c、向步骤b所得混合液中加入氧化锌晶须,搅拌得到悬浮液;

d、向步骤c中所得悬浮液中加入氨水使悬浮液呈碱性,再将悬浮液在室温下搅拌使之充分反应;

e、将步骤d充分反应后的体系洗涤过滤后干燥得到Cu-ZnO复合材料。

采用本发明方法步骤可以使Cu-ZnO复合材料在室温下合成,并且设备简单,能耗低,效率高,在有限的太阳城集团内能够合成分布均匀的纳米复合材料,易于工业化应用。

太阳城集团优选的,为了保持氧化锌的微观形貌,使得反应的重复性好,上述方法步骤e中,干燥的温度为50~80℃。

优选的,为了节约原料,上述方法步骤a中,混合均匀的溶液中氯化铜的浓度为0.02~0.3mol/L,十六烷基三甲基溴化铵的浓度为0.04~0.13mol/L。进一步的,步骤a中,混合均匀的溶液中氯化铜的浓度为0.1~0.2mol/L,十六烷基三甲基溴化铵的浓度为0.08~0.12mol/L。

优选的,上述方法步骤b中,向步骤a中制得的混合均匀的溶液中按每升加入35~200ml联氨溶液并搅拌均匀。

太阳城集团进一步的,步骤b中,向步骤a中制得的混合均匀的溶液中按每升加入100~150ml联氨溶液并搅拌均匀。

太阳城集团优选的,上述方法步骤c中,向步骤b所得混合液中按每升加入20~45克氧化锌晶须。

进一步的,步骤c中,向步骤b所得混合液中按每升加入30~40克氧化锌晶须。

优选的,上述方法步骤d中,向步骤c中所得悬浮液中加入氨水使悬浮液的PH值为8~14。

太阳城集团下面通过实施例对本发明作进一步的说明,但并不因此将本发明的保护范围限制在实施例之中。

实施例一至四

1、将氯化铜(具体质量见表1)溶于30ml去离子水中得氯化铜溶液;另将十六烷基三甲基溴化铵(具体质量见表1)溶于50ml去离子水中得到十六烷基三甲基溴化铵溶液,再将所述两种溶液混合并搅拌15~30分钟,接着向此透明溶液中加入联氨并搅拌15~30分钟得到淡绿黄色的透明溶液;其中,氯化铜、溴化十六烷三甲基铵和联氨均为分析纯。

2、向步骤1中的淡黄绿色透明溶液中加入氧化锌晶须(具体质量见表1),并在室温下搅拌1小时,制得乳白色悬浮液。氧化锌晶须市场有售,本实施例氧化锌晶须来源于成都交大晶宇有限公司,型号:AT-83。

太阳城集团3、向步骤2得到的乳白色悬浮液中滴加氨水(具体质量见表1),并搅拌均匀。

4、将步骤3得到的悬浮液体系放在搅拌器中于室温下搅拌反应3~6小时(具体太阳城集团见表1)得紫红色悬浮液。

太阳城集团5、将步骤4中获得的紫红色悬浮液依次用去离子水和无水乙醇分别抽滤洗涤5~6次,然后置于恒温干燥箱内烘干即得到Cu-ZnO复合材料(恒温干燥温度详见表1)。

实施例一至四的具体工艺参数请见表1。其中,各实施例对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌性能测试原理为:将各实施例样品接种测试菌,经培养后将残留活菌洗脱下来,通过活菌计数来计算样品的抗菌率。抗菌率的计算公式为:

R ( % ) = ( A - B ) A × 100 % ]]>

式中R代表Cu-ZnO复合材料的抗菌性能,A为空白对照试样平均回收菌数,B为Cu-ZnO抗菌粉末材料平均回收菌数。

太阳城集团表1实施例一至四的具体参数

从图1的X射线粉末衍射分析(XRD)谱图可以得出,在横坐标2theta=31.88°,34.41°,36.26°,47.52°和56.62°左右出现的五个峰分别对应氧化锌的(100),(002),(101),(102)和(110)晶面。而对于所有的Cu-ZnO样品,在43.3°和50.4°左右出现的小峰分别对应的是Cu的(111)和(200)晶面,且并没有发现有其它铜的氧化物的峰出现,这说明我们合成的样品中仅由Cu和ZnO组成。图2是实施例三的扫描电镜图,由图2可以看出,四针状氧化锌表面上覆盖有一层物质,且该物质分散均匀,结合XRD检测结果分析得知这些覆盖物就是铜。

太阳城集团从实施例和附图可知,本发明方法使得Cu-ZnO复合材料可以在室温下合成,Cu在ZnO表面均匀分散且该种材料具有较好的抗菌性能,这为无机材料领域制备Cu-ZnO复合材料提供了一种新的选择。用本发明方法制得的Cu-ZnO复合材料可实现Cu与ZnO结合紧密,具有良好的抗菌性能。本发明方法的整个制备过程在搅拌装置上进行,设备简单,参数可控,温度低、能耗低,反应太阳城集团短、效率高,在有限的太阳城集团内能够合成分布均匀的抗菌复合材料,易于工业化应用。

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