一種抗菌性能優(yōu)于鎢酸銀的納米鎢酸鋅粉體的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于粉體的制備技術(shù)，是一種抗菌性能優(yōu)于鎢酸銀的納米鎢酸鋅粉體的制 備方法，涉及采用超聲波化學(xué)沉淀法合成納米鎢酸鋅抗菌粉體的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 銀系抗菌材料因具有抗菌廣譜、安全耐熱、耐久性好等優(yōu)點已經(jīng)成為應(yīng)用最廣泛 的一種抗菌劑，傳統(tǒng)的觀念認(rèn)為銀系材料比非銀系材料在抗菌方面要有更大的優(yōu)勢。但 確少有研宄同樣工藝條件下制備的鎢酸銀與鎢酸鋅相比，對金黃色葡萄球菌的抗菌效果如 何。本發(fā)明采用超聲波合成的納米鎢酸鋅無機抗菌粉體為白色，在一定范圍內(nèi)，比同條件下 合成的帶顏色鎢酸銀粉體無論從抗菌性能到顏色方面都有較大的優(yōu)勢。實驗表明，與超聲 法制備的鎢酸銀粉體相比，超聲法制備的納米鎢酸鋅粉體的抗菌效果明顯提高。原因可能 是鎢酸鋅的無定形晶體結(jié)構(gòu)使其活性較大，更易于溶出Zn 2+離子所致。
[0003] 鎢酸鋅是一種用途廣泛的功能材料，因其具有優(yōu)越的電學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)等性質(zhì)受到 了廣泛的關(guān)注，其微納米材料在發(fā)光材料、催化材料、磁材料、激光施主材料、抗菌材料等方 面有較大的應(yīng)用前景。制備鎢酸鹽的方法有很多，本發(fā)明探索合成過程簡單、反應(yīng)溫度低、 時間短的超聲化學(xué)沉淀法用于抗菌性能優(yōu)良的超細鎢酸鋅抗菌粉體的制備，并與同條件下 合成的鎢酸銀抗菌效果進行比較。
[0004] 根據(jù)文獻報道鎢酸鋅屬黑鎢礦結(jié)構(gòu)。黑鎢礦的化學(xué)成分為（Fe，Mn，Zn，Mg，Ca，Cu) wo4，晶體屬單斜晶系的氧化物礦物。
[0005] 鎢酸鋅結(jié)構(gòu)形式為ABO^，其中A為Zn2+離子；、B為W4+離子；0為0 2_離子。在 其結(jié)構(gòu)中氧在平行（100)方向作近似六方最緊密堆積，A，B兩部分陽離子在平行（100)方 向的八面體層間相間有序分布，八面體層中每個陽離子配位八面體與另外兩個同層八面體 共兩個棱構(gòu)成C軸方向的"之"字形鏈，鏈與鏈間靠上下八面體層的"之"字形鏈共角頂相 連。結(jié)構(gòu)畸變會使得Zn 2+離子從層間更易溶出而影響抗菌效果。
[0006] 本發(fā)明采用超聲波化學(xué)沉淀法合成粉體既是利用其明顯降低合成溫度和縮短反 應(yīng)時間，顯著改變晶粒形貌及粒徑大小的特點，達到控制粉體顆粒形狀和尺寸，提高抗菌效 果的目的。
[0007] 鎢酸鋅抗菌粉體的抗菌機理可歸結(jié)為Zn2+離子的靜電吸附殺菌機理、活性溶出抗 菌機理以及光催化抗菌機理三個方面的疊加影響。
[0008] 本發(fā)明的特點：以金黃色葡萄球菌測試鎢酸鋅抗菌粉體抑菌圈直徑變化為依據(jù)， 利用簡單的超聲加熱條件合成抗菌性能良好的納米ZnWOd^菌粉體，可在200°C以下的環(huán)境 條件下使用。本發(fā)明用納米鎢酸鋅化合物代替銀化合物，既降低抗菌劑成本，又提高了抗菌 效果。該過程工藝簡單、設(shè)備要求低、環(huán)境友好，價格低廉，抗菌效果優(yōu)良。本發(fā)明可以廣泛 應(yīng)用于抗菌紙及抗菌涂層等領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 采用工藝簡單的超聲化學(xué)沉淀法合成抗菌性能優(yōu)良的納米鎢酸鋅抗菌粉體。其要 化學(xué)反應(yīng)為：
[0010] Na2W04+Zn (N03) 2 = ZnWO " +2NaNO 3 (沉淀的顏色為白色）
[0011] 上述反應(yīng)可由如下工藝制得：
[0012] 超聲法制備ZnW04抗菌粉體（以下稱其為ZW1)
[0013] 1)混合溶液的制備：將Na2W0# Zn(N0 3)2分別配制成濃度為0. 1-0. 6mol/L的 水溶液，然后將Na2W04溶液緩慢倒入Zn (NO 3) 2水溶液中，使Na #04與Zn (NO 3) 2的摩爾比為 1 : 1-3,共配置60?150ml混合溶液；
[0014] 2)超聲法制備ZnW04抗菌粉體（以下稱其為ZW1)
[0015]上述混合溶液在超聲波條件下加熱，溫度在30-60°C，反應(yīng)時間為10_50min，使該 混合溶液充分混合并完成化學(xué)沉淀反應(yīng)，混合后，混合液中有白色絮狀沉淀物生成；經(jīng)抽濾 混合液后剩余沉淀物，再用蒸餾水和無水乙醇洗滌沉淀物，在80-100°C烘干5-8h，可得到 ZnTOjjt菌粉體，即ZW1。
[0016] 制備Ag2W04的方法與上述工藝完全類似，是以鎢酸鈉和硝酸銀為原料，按上述工 藝過程即可得到的超聲化學(xué)沉淀法合成的AW1粉體。
[0017] 3)為降低燒結(jié)溫度，得到結(jié)晶度更高的鎢酸鋅及鎢酸銀粉體，比較結(jié)晶度高的穩(wěn) 定型的鎢酸鋅與鎢酸銀抗菌性能與超聲法制備的粉體的變化，采用如下熔鹽法制備鎢酸鋅 及鎢酸銀粉體：
[0018] 將上述ZW1與復(fù)合熔鹽（NaN0#P LiNO 3)的質(zhì)量比為1 : 3混合并在研缽內(nèi)加入 適量無水乙醇研磨2h，使ZW1抗菌粉體與反應(yīng)介質(zhì)充分混合均勻?；旌衔镅b入坩堝內(nèi)，經(jīng) 80°C烘干5h后，放入電爐內(nèi)在210°C、240 °C、270°C、340 °C四種溫度下煅燒后保溫3h，冷卻 后得到固化產(chǎn)物。用蒸餾水充分浸泡、無水乙醇洗滌固化產(chǎn)物，除去剩余的熔鹽，然后經(jīng)過 抽濾、干燥，即可得到超聲-熔鹽法制備的鎢酸鋅抗菌粉體，即ZW2。由AW1制備AW2的制 備方法與制備ZW2類似；在用金黃色葡萄球菌測試鎢酸鋅與鎢酸銀抗菌粉體的抑菌圈直徑 時，抑菌圈直徑變化見圖1與圖2及表1與表2。
[0019] 表1不同溫度下制得的ZnW04的顏色及抑菌圈直徑
【主權(quán)項】
1.本發(fā)明為一種抗菌性能優(yōu)于鎢酸銀的納米鎢酸鋅粉體的制備方法，其特征在于該方 法包括以下步驟： 將Na2WOjP Zn (NO 3) 2分別配制成濃度為0. 1-0. 6mol/L的水溶液，然后將Na #04溶液 緩慢倒入Zn (NO3) 2水溶液中，使Na 2W04與Zn (NO 3) 2的摩爾比為1 : 1-3,共配置60?150ml 混合溶液；上述混合溶液在超聲波條件下加熱，溫度在30-60°C，反應(yīng)時間為10_50min，使 該混合溶液充分混合并完成化學(xué)沉淀反應(yīng)，混合后，混合液中有白色絮狀沉淀物生成；經(jīng)抽 濾混合液后剩余沉淀物，再用蒸餾水和無水乙醇洗滌沉淀物，在80-100°C烘干5-8h，可得 到ZnWO 4抗菌粉體；其SEM表明鎢酸鋅顆粒形狀無規(guī)則，分布均勻，直徑在70nm左右；其XRD 表明超聲法制備的鎢酸鋅粉體為無定形態(tài)。
【專利摘要】本發(fā)明為一種抗菌性能優(yōu)于鎢酸銀的納米鎢酸鋅粉體的制備方法，鎢酸鋅是一種用途廣泛的功能材料，因其具有優(yōu)越的電學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)等性質(zhì)受到了廣泛的關(guān)注。本發(fā)明納米鎢酸鋅抗菌粉體采用制備過程簡單、反應(yīng)溫度低、時間短的超聲波化學(xué)沉淀法制備，并與同條件下合成的鎢酸銀粉體抗菌效果進行比較。本發(fā)明以Na2WO4和Zn(NO3)2為原料配制一定濃度的混合溶液，在超聲波條件下，溫度在30-60℃，反應(yīng)時間為10-50min，最終可得到直徑在70nm左右，顆粒分布均勻的白色無定形鎢酸鋅抗菌粉體。以金黃色葡萄球菌為菌種的測試中，鎢酸鋅抗菌粉體的抑菌圈直徑變化說明其抗菌效果優(yōu)于同工藝條件下的鎢酸銀抗菌粉體。其將在抗菌紙及抗菌塑料制品中發(fā)揮積極的作用。
【IPC分類】C01G41-00, B82Y30-00
【公開號】CN104591287
【申請?zhí)枴緾N201410827894
【發(fā)明人】王黔平, 張家生, 吳衛(wèi)華, 丁艷曉, 李亞君, 曹健
【申請人】河北聯(lián)合大學(xué)
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2014年12月29日