專利名稱：一種銀/碳核殼結(jié)構(gòu)微粉的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種銀/碳核殼結(jié)構(gòu)微粉的制備方法。
背景技術(shù)：
抗菌纖維是指自身具有抗菌效果或采用物理/化學(xué)的方法將具有能夠抑制細(xì)菌生長(zhǎng)的物質(zhì)引入纖維表面及內(nèi)部，使它具有抗菌效果的纖維?？咕w維大致分為兩類一類是本身帶有抗菌功能的天然纖維，如麻類纖維、竹纖維等；另一類是采用抗菌劑以某種方式加到纖維中制成的抗菌纖維，稱為人工抗菌纖維。人工抗菌纖維的獲得包括兩種方法(1) 采用物理/化學(xué)方法處理天然纖維(如棉、麻、毛等)或化學(xué)纖維，在其表面引入抗菌劑制備成的抗菌纖維；( 在制備化學(xué)纖維的原液中添加抗菌劑為主要成分的母粒，經(jīng)過(guò)混合、 紡絲、拉伸等工序制備成的具有抗菌功能的纖維。因此，抗菌劑成為人工抗菌纖維具有抗菌性能的主體材料。抗菌劑包括化學(xué)有機(jī)抗菌劑和無(wú)機(jī)粉體抗菌劑兩種，有機(jī)抗菌劑雖具有良好的抗菌效果，但其耐高溫性能差，不適用于生產(chǎn)制備抗菌化學(xué)纖維，目前抗菌化學(xué)纖維的生產(chǎn)主要采用以銀基粒子為主體的無(wú)機(jī)超細(xì)粉體抗菌材料。銀超細(xì)粉體抗菌材料的制備主要有化學(xué)還原法、微乳液法、模板法、電化學(xué)還原法、光誘導(dǎo)或光催化還原法、輻射還原法等，其中模板法適合制備特有結(jié)構(gòu)特征的銀超細(xì)粉體粒子。李國(guó)平等人利用聚酰胺-胺型樹(shù)形分子為模板，利用化學(xué)還原法制備銀納米粒子。Du jardin等以煙草花葉病毒為模板，利用化學(xué)還原法制備銀納米粒子，黃加樂(lè)等人研究了以草類植物、花類植物、和葉類植物為模板制備銀納米粒子，朱純陽(yáng)等人以天然纖維素?zé)o塵試紙為模板制備銀納米粒子。尚未見(jiàn)以大麻超細(xì)粉體為模板，利用化學(xué)還原法制備銀納米粒子的方法的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種銀/碳核殼結(jié)構(gòu)微粉的制備方法。該方法以大麻稈芯超細(xì)粉體為模板，通過(guò)大麻稈芯超細(xì)粉體對(duì)銀離子的吸附，采用還原劑將吸附在大麻稈芯超細(xì)粉體中的銀離子進(jìn)行原位負(fù)載還原，以及高溫真空碳化處理，制備得到以銀為核、碳為殼的碳/銀核殼結(jié)構(gòu)微粉粉體。其粒徑可為1. 0-5.0 μ m。具體制備方法包括下述步驟(1)將大麻稈芯超細(xì)粉體浸于硝酸銀水溶液中，吸附50-120分鐘，過(guò)濾，得到吸附硝酸銀的大麻稈芯超細(xì)粉體；(2)將所述吸附硝酸銀的大麻稈芯超細(xì)粉體浸于無(wú)水乙醇中，靜止放置3-10分鐘，過(guò)濾，得到乙醇處理后的大麻稈芯超細(xì)粉體；(3)將所述乙醇處理后的大麻稈芯超細(xì)粉體再浸于還原劑水溶液中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后將得到的產(chǎn)物置于去離子水中浸洗、干燥，得到原位負(fù)載于大麻稈芯超細(xì)粉體上的銀納米顆粒；(4)將所述原位負(fù)載于大麻稈芯超細(xì)粉體上的銀納米顆粒進(jìn)行碳化處理，之后再進(jìn)行研磨，得到所述銀/碳核殼結(jié)構(gòu)微粉。
其中，步驟(1)中所述大麻稈芯超細(xì)粉體的粒徑可為100目-400目；所述硝酸銀水溶液的摩爾濃度可為1-lOOmmol/L ；大麻稈芯超細(xì)粉體與硝酸銀水溶液的料液比可為 Ikg (3-5)L0在吸附過(guò)程中大麻稈芯超細(xì)粉處于攪拌狀態(tài)。步驟O)中大麻稈芯超細(xì)粉體與無(wú)水乙醇的料液比可為Ikg (3-5)L0步驟(3)中所述還原劑水溶液中的還原劑為硼氫化鈉、水合胼、乙二醇和檸檬酸鈉中的任意一種。所述還原劑水溶液的摩爾濃度可為100-800mmol/L，大麻稈芯超細(xì)粉體與還原劑水溶液的料液比可為Ikg (2-5)L，反應(yīng)時(shí)間為8-12分鐘。在反應(yīng)過(guò)程中，大麻稈芯超細(xì)粉處于攪拌狀態(tài)。步驟(3)中浸洗過(guò)程中，吸附柱內(nèi)的大麻稈芯超細(xì)粉處于攪拌狀態(tài)。步驟(4)所述碳化處理可在真空高溫爐中進(jìn)行。所述真空高溫爐的真空度可為 1 X 10"4Pa-6 X l(T4Pa，溫度可為 450-650°C。為了方便操作，省去多步的過(guò)濾步驟，可將步驟(1)中的大麻稈芯超細(xì)粉體先置于由600目以上絲網(wǎng)制成的容器中，再將容器浸于硝酸銀水溶液中。這樣每步處理只需將裝有大麻稈芯超細(xì)粉體的絲網(wǎng)容器放入或取出即可。此外，為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量在使用大麻稈芯超細(xì)粉體前，還需進(jìn)行下述處理，以除去大麻桿芯表面雜質(zhì)和油脂污物。將大麻稈芯超細(xì)粉體依次用無(wú)水乙醇、水清洗并烘干。所述清洗中，大麻稈芯超細(xì)粉體與無(wú)水乙醇和水的料液比均為Ikg (3-5)L0本發(fā)明所得到的銀/碳核殼結(jié)構(gòu)微粉具有廣譜抗菌性能，同時(shí)該粉體具有良好的分散性能，可作為添加劑用于制備人造纖維素、合成材料的抗菌纖維。


圖1為本發(fā)明制備的銀/碳核殼結(jié)構(gòu)微粉的電鏡照片。圖2為本發(fā)明制備的銀/碳核殼結(jié)構(gòu)微粉的電子能譜圖。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的方法進(jìn)行說(shuō)明，但本發(fā)明并不局限于此。下述實(shí)施例中所述實(shí)驗(yàn)方法，如無(wú)特殊說(shuō)明，均為常規(guī)方法；所述試劑和材料，如無(wú)特殊說(shuō)明，均可從商業(yè)途徑獲得。實(shí)施例1、制備銀/碳核殼結(jié)構(gòu)微粉(1)將粉體顆粒尺寸為300目的重量Ikg的大麻稈芯超細(xì)粉體，先后置于無(wú)水乙醇、水中分別清洗10分鐘，大麻桿芯超細(xì)粉體與無(wú)水乙醇和水的料液比均為Ikg 3L，去除大麻桿芯表面雜質(zhì)和油脂污物后，在溫度設(shè)定為100°C的烘箱內(nèi)烘干。(2)將經(jīng)過(guò)步驟(1)處理的大麻稈芯超細(xì)粉體置于用600目絲網(wǎng)制作的圓柱體吸附柱中，再將吸附柱浸于摩爾濃度30mmol/L的硝酸銀水溶液中，大麻桿芯超細(xì)粉體與硝酸銀水溶液的料液比為Ikg 3L，吸附50分鐘；在吸附過(guò)程中，置于圓柱體吸附柱內(nèi)的攪拌器以10轉(zhuǎn)/min的速度旋轉(zhuǎn)攪拌。(3)將步驟O)中浸于硝酸銀水溶液中的大麻稈芯超細(xì)粉體吸附柱取出，浸于無(wú)水乙醇中，大麻桿芯超細(xì)粉體與無(wú)水乙醇的料液比為Ikg 3L，靜止放置3分鐘。(4)將步驟(3)浸于無(wú)水乙醇溶液中的大麻稈芯超細(xì)粉體吸附柱取出，浸于摩爾濃度300mmol/L的硼氫化鈉水溶液中，大麻桿芯超細(xì)粉體與硼氫化鈉水溶液的料液比為 Ikg 2L，反應(yīng)10分鐘；在反應(yīng)過(guò)程中，置于圓柱體吸附柱內(nèi)的攪拌器以10轉(zhuǎn)/min的速度旋轉(zhuǎn)攪拌。(5)將步驟(4)得到的原位合成了銀納米顆粒的大麻稈芯超細(xì)粉體從硼氫化鈉水溶液中取出，浸于去離子水中浸洗，浸洗過(guò)程中置于圓柱體吸附柱的攪拌器以60r/min的速度旋轉(zhuǎn)攪拌，1分鐘后取出，置于真空干燥機(jī)中進(jìn)行干燥處理，獲得原位負(fù)載于大麻稈芯超細(xì)粉體上的銀納米顆粒。(6)將步驟(5)獲得原位負(fù)載于大麻稈芯超細(xì)粉體上的銀納米顆粒，置于真空高溫爐內(nèi)，真空高溫爐內(nèi)真空度為6X10_4Pa，溫度為650°C進(jìn)行碳化處理，之后經(jīng)進(jìn)一步精細(xì)研磨，形成銀/碳核殼結(jié)構(gòu)微粉粉體。該實(shí)施例所制備的碳/銀核殼結(jié)構(gòu)微粉粉體的電鏡照片如圖1所示。由圖可知， 碳/銀核殼結(jié)構(gòu)微粉粉體的粒徑為5 μ m。采用GB/T20944的方法，對(duì)碳/銀核殼結(jié)構(gòu)微粉粉體進(jìn)行抗菌性能測(cè)試，結(jié)果表明所制備的碳/銀核殼結(jié)構(gòu)微粉粉體材料對(duì)金黃色葡萄球菌(編號(hào)ATCC6538)抑菌率為 99%，白色念珠菌(菌株編號(hào)ATCC10231)抑菌率99%，大腸桿菌(菌株編號(hào)8099)抑菌率 99%。實(shí)施例2、制備碳/銀核殼結(jié)構(gòu)微粉制備方法的基本步驟與實(shí)施例1相同，其工藝參數(shù)存在下列變化大麻稈芯超細(xì)粉體為400目，重量Ikg ；所用硝酸銀水溶液摩爾濃度70mmol/L ；硼氫化鈉水溶液摩爾濃度 700mmol/L ；真空高溫爐溫度為550°C，其他工藝參數(shù)與實(shí)施例1相同。該實(shí)施例所制備的碳/銀核殼結(jié)構(gòu)微粉粉體的粒徑為2 μ m。采用GB/T20944的方法，對(duì)碳/銀核殼結(jié)構(gòu)微粉粉體進(jìn)行抗菌性能測(cè)試，所獲得的碳/銀核殼結(jié)構(gòu)微粉粉體材料對(duì)金黃色葡萄球菌抑菌率為99%，白色念珠菌抑菌率99%， 大腸桿菌抑菌率99%。實(shí)施例3、制備碳/銀核殼結(jié)構(gòu)微粉制備方法的基本步驟與實(shí)施例1相同，其工藝參數(shù)存在下列變化大麻桿芯超細(xì)粉體為100目，重量Ikg ；所用硝酸銀水溶液摩爾濃度40mmol/L ；還原劑采用水合胼水溶液，摩爾濃度400mmol/L ；真空高溫爐溫度為450°C，其他工藝參數(shù)與實(shí)例1相同。該實(shí)施例所制備的碳/銀核殼結(jié)構(gòu)微粉粉體的粒徑為1 μ m。經(jīng)抗菌性能測(cè)試，所獲得的碳/銀核殼結(jié)構(gòu)微粉粉體材料對(duì)金黃色葡萄球菌抑菌率為99%，白色念珠菌抑菌率98%，大腸桿菌抑菌率98%。實(shí)施例4、制備碳/銀核殼結(jié)構(gòu)微粉制備方法的基本步驟與實(shí)施例1相同，其工藝參數(shù)存在下列變化大麻桿芯超細(xì)粉體為400目，重量Ikg ；所用硝酸銀水溶液摩爾濃度60mmol/L ；還原劑采用乙二醇溶液， 摩爾濃度700mmol/L ；真空高溫爐溫度為450°C，其他工藝參數(shù)與實(shí)施例1相同。該實(shí)施例所制備的碳/銀核殼結(jié)構(gòu)微粉粉體的粒徑為5 μ m。經(jīng)抗菌性能測(cè)試，所獲得的碳/銀核殼結(jié)構(gòu)微粉粉體材料對(duì)金黃色葡萄球菌抑菌率為99%，白色念珠菌抑菌率99%，大腸桿菌抑菌率99%。實(shí)施列5、制備碳/銀核殼結(jié)構(gòu)微粉
5
制備方法的基本步驟與實(shí)施例1相同，其工藝參數(shù)存在下列變化大麻桿芯超細(xì)粉體為400目，重量0. 5kg ；所用硝酸銀水溶液摩爾濃度lmmol/L ；還原劑采用乙二醇溶液， 摩爾濃度lOOmmol/L ；真空高溫爐溫度為450°C，其他工藝參數(shù)與實(shí)施例1相同。該實(shí)施例所制備的碳/銀核殼結(jié)構(gòu)微粉粉體的粒徑為5 μ m。經(jīng)抗菌性能測(cè)試，所獲得的碳/銀核殼結(jié)構(gòu)微粉粉體材料對(duì)金黃色葡萄球菌抑菌率為95%，白色念珠菌抑菌率為96%，大腸桿菌抑菌率為93%。實(shí)施列6、制備碳/銀核殼結(jié)構(gòu)微粉制備方法的基本步驟與實(shí)施例1相同，其工藝參數(shù)存在下列變化大麻桿芯超細(xì)粉體為400目，重量Ikg ；所用硝酸銀水溶液摩爾濃度lOOmmol/L ；硼氫化鈉水溶液摩爾濃度700mmol/L ；真空高溫爐溫度為450°C，其他工藝參數(shù)與實(shí)施例1相同。該實(shí)施例所制備的碳/銀核殼結(jié)構(gòu)微粉粉體的粒徑為5 μ m。經(jīng)抗菌性能測(cè)試，所獲得的碳/銀核殼結(jié)構(gòu)微粉粉體材料對(duì)金黃色葡萄球菌抑菌率為99%，白色念珠菌抑菌率為99%，大腸桿菌抑菌率為99%。
權(quán)利要求
1.一種制備銀/碳核殼結(jié)構(gòu)微粉的方法，包括下述步驟(1)將大麻稈芯超細(xì)粉體浸于硝酸銀水溶液中，吸附50-120分鐘，過(guò)濾，得到吸附硝酸銀的大麻稈芯超細(xì)粉體；(2)將所述吸附硝酸銀的大麻稈芯超細(xì)粉體浸于無(wú)水乙醇中，靜止放置3-10分鐘，過(guò)濾，得到乙醇處理后的大麻稈芯超細(xì)粉體；(3)將所述乙醇處理后的大麻稈芯超細(xì)粉體再浸于還原劑水溶液中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后將得到的產(chǎn)物置于去離子水中浸洗、干燥，得到原位負(fù)載于大麻稈芯超細(xì)粉體上的銀納米顆粒；(4)將所述原位負(fù)載于大麻稈芯超細(xì)粉體上的銀納米顆粒進(jìn)行碳化處理，之后再進(jìn)行研磨，得到所述銀/碳核殼結(jié)構(gòu)微粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(1)中所述大麻稈芯超細(xì)粉體的粒徑為100目-400目；所述硝酸銀水溶液的摩爾濃度為1-lOOmmol/L ；大麻稈芯超細(xì)粉體與硝酸銀水溶液的料液比Ikg (3- L ；在吸附過(guò)程中，大麻稈芯超細(xì)粉處于攪拌狀態(tài)；步驟O)中所述吸附硝酸銀的大麻稈芯超細(xì)粉體與無(wú)水乙醇的料液比為Ikg (3-5)L0
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于步驟(3)中所述還原劑為硼氫化鈉、 水合胼、乙二醇和檸檬酸鈉中的任意一種；所述還原劑水溶液的摩爾濃度為lOO-SOOmmol/ L；所述乙醇處理后的大麻稈芯超細(xì)粉體與還原劑水溶液的料液比為Ikg (2-5)L，反應(yīng)時(shí)間為8-12分鐘；在反應(yīng)過(guò)程中，大麻稈芯超細(xì)粉處于攪拌狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于步驟(4)所述碳化處理在真空高溫爐內(nèi)進(jìn)行；所述真空高溫爐的真空度為1 X lO—Va-e X10_4Pa，溫度為450_650°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于步驟(1)中先將所述大麻稈芯超細(xì)粉體置于由600目以上絲網(wǎng)制成的容器中，再將所述容器浸于硝酸銀水溶液中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述方法還包括在步驟(1) 前，對(duì)所述大麻稈芯超細(xì)粉體依次用無(wú)水乙醇、水清洗并烘干的處理步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述清洗中，大麻稈芯超細(xì)粉體與無(wú)水乙醇和水的料液比均為Ikg (3-5) L0
8.權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述方法制備得到的銀/碳核殼結(jié)構(gòu)微粉。
9.根據(jù)權(quán)利要求9所述的銀/碳核殼結(jié)構(gòu)微粉，其特征在于所述銀/碳核殼結(jié)構(gòu)微粉的粒徑為1.0-5. 0 μ m。
10.權(quán)利要求8或9所述銀/碳核殼結(jié)構(gòu)微粉在制備抗菌產(chǎn)品中的應(yīng)用；所述菌優(yōu)選為下述至少一種金黃色葡萄球菌、白色念珠菌和大腸桿菌抑菌。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種銀/碳核殼結(jié)構(gòu)微粉的制備方法。該方法以大麻稈芯超細(xì)粉體為模板，通過(guò)大麻稈芯超細(xì)粉體對(duì)銀離子的吸附，采用還原劑將吸附在大麻稈芯超細(xì)粉體中的銀離子進(jìn)行原位負(fù)載還原，以及高溫真空碳化處理，制備得到以銀為核、碳為殼的銀/碳核殼結(jié)構(gòu)微粉粉體。該銀/碳核殼結(jié)構(gòu)微粉具有廣譜抗菌性能，同時(shí)具有良好的分散性能，可作為添加劑用于制備人造纖維素、合成材料的抗菌纖維。
文檔編號(hào)A01P3/00GK102407340SQ20111009616
公開(kāi)日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月18日
發(fā)明者張華 , 張建春, 張 杰, 來(lái)侃 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍總后勤部軍需裝備研究所