一种多功能氧化锌基纳米复合抗菌粉末的制备方法

本发明涉及纳米氧化锌制备，尤其是涉及一种多功能氧化锌基纳米复合抗菌粉末的制备方法。

背景技术：

1、中国的抗菌产业发展始于1998年。同年，中国科学院理化技术研究所的抗菌技术和海尔集团联手，首次将抗菌家电产品推向市场，并取得了极大成功，开启了中国抗菌产业的发展。如今，抗菌材料广泛涉及家装、健康、食品、医药、工农业、环保等诸多领域。

2、目前市场中，在家装领域的应用主要以有机抗菌材料为主，主要包含季磷盐类、季铵盐类、酚醇酯类、双胍类、咪唑类等，其特点是抗菌性能好，选择性强，抗菌实效快，制备工艺较为成熟。其抗菌机制主要是抗菌材料通过结合微生物细胞膜表面阴离子进入细胞内部，或者是与-sh反应导致蛋白质变性，阻碍细胞膜的合成，抑制微生物的生长繁殖，从而起到抗菌效果。但有机抗菌材料同时具有有效性短，热稳定性差，不耐紫外照射，安全性较差及易使细菌产生耐药性等缺点。

3、相较于有机抗菌材料，光催化型抗菌材料由于其独特的作用机制，使其更适用于日化、家装及涂料等领域。光催化型抗菌材料主要包括tio2、zno、sio2等禁带宽度为n型的半导体氧化物，而纳米氧化锌粉体(np)具有无毒、性能稳定、安全性好及原料来源丰富等特点。其抗菌作用机制主要是以金属氧化物作为催化活性中心，通过吸收光电子能量，发生电子跃迁产生正电荷空穴，催化空气中的氧气和水蒸气生成强氧化还原能力的羟基自由基和超氧负离子。这些强氧化物质的一部分能直接在生物体内聚集，当浓度达到一定阈值后就能发挥杀菌作用；另一部分与细菌细胞的糖苷、蛋白质和不饱和脂肪酸等物质发生反应，将其氧化分解使细胞的生化反应紊乱，抑制细菌生长和繁殖从而产生抗菌性能。

4、虽然氧化锌价格低廉、氧化还原电位合适、无毒、物理化学稳定性高，但是zno作为光催化剂在使用中存在一些问题：(i)氧化锌的禁带宽度为3.37ev，结合能大(60ev)，紫外光(仅占太阳光3％)吸收比例高，可见光吸收比例低；(ii)光生电子空穴对易复合，载流子迁移效率低下，导致半导体/液体界面发生的化学反应延迟；(iii)氧化锌在辐照下具有很高的光腐蚀性。因此光催化效果并不佳。

5、掺杂已被广泛应用为通过有效降低半导体的带隙能量来增强其电子导电性和拓宽其光谱的最有效方法之一，通过金属元素掺杂，可以在价带(vb)和导带(cb)之间建立中间能级，从而减小禁带宽度，实现对可见光波段的响应从而有效提高光催化活性。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种多功能氧化锌基纳米复合抗菌粉末的制备方法，有较好的去除残余甲醛效果，且具有优异的抗菌、防霉、除甲醛的能力。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种多功能氧化锌基纳米复合抗菌粉末的制备方法，包括以下步骤：

3、(1)将锌盐、铜盐、铈盐、镧盐银盐及去离子水加入反应釜中，进行水热反应，得到溶液a；

4、(2)向所述溶液a中加入表面活性剂与ph调节剂，调节溶液ph值，继续反应，加入l-抗坏血酸，得到溶液b；

5、(3)将所述溶液b冷却至室温，取出并过滤出水分，得到沉淀c；

6、(4)将所述沉淀c置于干燥箱内干燥，得到多功能氧化锌基纳米复合抗菌粉末。

7、优选的，步骤(1)中所述锌盐是醋酸锌、氯化锌、硫酸锌中的任意一种或几种的组合，所述铜盐是硫酸铜、氯化铜、硫酸铜中的任意一种或几种的组合，所述铈盐为硝酸铈、氯化铈中的任意一种或几种的组合，所述镧盐为氯化镧、硫酸镧中的任意一种或几种的组合，所述银盐为硝酸银或者乙酸银中的一种或多种。

8、优选的，步骤(1)中所述锌盐、所述铜盐、所述铈盐、所述镧盐、所述银盐与所述去离子水的配比为80-88g：3-5g:1.3-2.6g：0.8-1.6g：0.06-0.12g：1600ml。

9、优选的，步骤(1)中所述水热反应温度为70-90℃，步骤(1)中水热反应时间为100-150min。

10、优选的，步骤(2)中所述表面活性剂为pvp、sds、peg、ctab中的一种或几种，所述ph调节剂为氨水、氢氧化钠、碳酸氢钠、氢氧化钾、氢氧化胺、氢氧化钙中的一种或几种，所述溶液ph值为8-9。

11、优选的，步骤(2)中所述表面活性剂的添加量与溶液a中锌盐的含量相关，所述表面活性剂与所述锌盐的配比为1-2g：100g，所述l-抗坏血酸的添加量与溶液a中的铜盐的含量相关，所述l-抗坏血酸雨所述铜盐的配比为0.5-1g：1g。

12、优选的，步骤(2)中所述继续反应时间为120-180min。

13、优选的，步骤(4)中所述干燥箱干燥温度为100-120℃，干燥时间为900-1000min。

14、因此，本发明采用上述的一种多功能氧化锌基纳米复合抗菌粉末的制备方法，具备以下有益效果：

15、(1)通过铜、铈、镧、银等元素掺杂改性氧化锌，利用铜、铈、镧、银等元素与锌的协同作用，促进了氧化锌光生电子和空穴的有效分离，使锌的光催化效果有效增强，提高了纳米氧化锌的抗菌能力；

16、(2)通过铜、铈、镧、银等元素掺杂改性氧化锌，可以在价带(vb)和导带(cb)之间建立中间能级，从而减小禁带宽度，实现对可见光波段的响应从而有效提高光催化活性，从而提高了纳米氧化锌的防霉能力，而且提高了纳米氧化锌的甲醛降解能力。

17、(3)通过表面活性剂对光催化型抗菌粉末改性，提高了纳米氧化锌的表面活性，使得光纳米氧化锌保持长久的抗菌、防霉、降解甲醛及抗病毒等能力。

18、(4)本发明制备工艺简单，原料来源丰富，具有优异的应用前景。

19、(5)本发明使用方便，添加到涂料等母材中搅拌均匀即可按原有生产工艺进行制品的生产。

20、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种多功能氧化锌基纳米复合抗菌粉末的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述一种多功能氧化锌基纳米复合抗菌粉末的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述锌盐是醋酸锌、氯化锌、硫酸锌中的任意一种或几种的组合，所述铜盐是硫酸铜、氯化铜、硫酸铜中的任意一种或几种的组合，所述铈盐为硝酸铈、氯化铈中的任意一种或几种的组合，所述镧盐为氯化镧、硫酸镧中的任意一种或几种的组合，所述银盐为硝酸银或者乙酸银中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述一种多功能氧化锌基纳米复合抗菌粉末的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述锌盐、所述铜盐、所述铈盐、所述镧盐、所述银盐与所述去离子水的配比为80-88g：3-5g:1.3-2.6g:0.8-1.6g：0.06-0.12g：1600ml。

4.根据权利要求1所述一种多功能氧化锌基纳米复合抗菌粉末的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述水热反应温度为70-90℃，步骤(1)中水热反应时间为100-150min。

5.根据权利要求1所述一种多功能氧化锌基纳米复合抗菌粉末的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述表面活性剂为pvp、sds、peg、ctab中的一种或几种，所述ph调节剂为氨水、氢氧化钠、碳酸氢钠、氢氧化钾、氢氧化胺、氢氧化钙中的一种或几种，所述溶液ph值为8-9。

6.根据权利要求5所述一种多功能氧化锌基纳米复合抗菌粉末的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述表面活性剂的添加量与溶液a中锌盐的含量相关，所述表面活性剂与所述锌盐的配比为1-2g：100g，所述l-抗坏血酸的添加量与溶液a中的铜盐的含量相关，所述l-抗坏血酸雨所述铜盐的配比为0.5-1g：1g。

7.根据权利要求6所述一种多功能氧化锌基纳米复合抗菌粉末的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述继续反应时间为120-180min。

8.根据权利要求1所述一种多功能氧化锌基纳米复合抗菌粉末的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述干燥箱干燥温度为100-120℃，干燥时间为900-1000min。

技术总结本发明公开了一种多功能氧化锌基纳米复合抗菌粉末的制备方法，属于纳米氧化锌制备技术领域，包括以下步骤：(1)将锌盐、铜盐、铈盐、镧盐、银盐及去离子水加入反应釜中，进行水热反应，得到溶液A；(2)向溶液A中加入表面活性剂与pH调节剂反应后，加入L‑抗坏血酸，得到溶液B；(3)将溶液B冷却至室温，过滤出水分，得到沉淀C；(4)将沉淀C置于干燥箱内干燥，得到多功能氧化锌基纳米复合抗菌粉末。本发明方法工艺简单，反应过程易于控制，制得的氧化锌基纳米复合抗菌粉末具有优异的杀菌、防霉、抗病毒、除甲醛、净味多重效果，在紫外照射3250h后(模拟日常条件使用十年)仍具有优异的抗菌、防霉、除甲醛的能力，在日化、家装等领域具有广阔的应用前景。技术研发人员：胡剑,张恒,颜丝节,曾贵林,方武,胡志斌,胡佳俊,邱靖受保护的技术使用者：华东交通大学技术研发日：技术公布日：2024/6/5