專利名稱：載Ti的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種納米粉體材料，具體地說(shuō)，是一種載Ti4+羥基磷灰石納米粉體吸附消毒材料，屬于材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代生活中，Pb、Cd、Cu等重金屬離子，CO、SO2、NOx等有害氣體，甲醛、苯等有機(jī)物揮發(fā)物，亞甲基藍(lán)、羅丹明等有機(jī)染料，大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等細(xì)菌等污染物嚴(yán)重危害了人類的健康。光催化降解技術(shù)具有常溫常壓下就可進(jìn)行，并能徹底破壞污染物，沒(méi)有二次污染且費(fèi)用等等優(yōu)點(diǎn)。其中TiO2的光催化活性好、耐腐蝕能力強(qiáng)、本身穩(wěn)定性高、價(jià)格相對(duì)低和對(duì)人體無(wú)毒性等優(yōu)點(diǎn)，被公認(rèn)為是最佳的光催化劑。然而，第一，由于環(huán)境中的污染物等濃度往往較低，所以反應(yīng)物在催化劑表面富集的濃度低，導(dǎo)致光催化降解速率慢。第二，光催化反應(yīng)將污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)危害物質(zhì)通常需要經(jīng)過(guò)許多中間步驟，這些中間產(chǎn)物中有些是極其有害的物質(zhì)。第三，TiO2光催化劑只有在受到紫外光的輻照時(shí)，才可能表現(xiàn)出光催化活性，影響了其使用效率。羥基磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2)有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和成分，使得它對(duì)污染物有很強(qiáng)的吸附作用。最近發(fā)現(xiàn)Ca10(PO4)6(OH)2也具備光催化特性，相關(guān)研究也證實(shí)光激發(fā)下Ca10(PO4)6(OH)2的表面產(chǎn)生了充足的具有強(qiáng)氧化能力的氧自由基O2-，因此羥基磷灰石作為消毒殺菌材料具有獨(dú)特的性能。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，M.Wakamura等人在Photocatalysis bycalcium hydroxyapatite modified with Ti(IV)Albumin decomposition andbactericidal effect，LANGMUIR，2003，V19，N8(APR 15)，P3428-3431(光催化載鈦(IV)的鈣羥基磷灰石蛋白分解和殺菌效應(yīng)，朗繆爾，2003，V19，N8，P3428-3431)報(bào)道了一種共沉淀方法制備的載鈦羥基磷灰石，該材料具備良好的光催化功能和殺菌能力，可以在黑暗環(huán)境中有效的殺滅細(xì)菌，效率超過(guò)納米TiO2。其不足之處是該載鈦羥基磷灰石材料，Ti4+離子含量較高，羥基磷灰石為非晶態(tài)，光催化性能大幅度降低，影響了該材料的應(yīng)用，同時(shí)未添加Fe3+，Ag+和Ce4+元素，不能充分體現(xiàn)載鈦羥基磷灰石材料的優(yōu)勢(shì)，抗菌效率較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種載Ti4+羥基磷灰石納米粉體吸附消毒材料，使其對(duì)無(wú)機(jī)或有機(jī)物有較強(qiáng)的吸附能力，在紫外線或日光照射下能分解這些物質(zhì)，從而達(dá)到吸附和分解有害物質(zhì)的效果，可在生物材料、環(huán)保材料和建筑材料等領(lǐng)域得到應(yīng)用。
本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)水熱法合成載Ti4+羥基磷灰石吸附消毒材料，其化學(xué)組成式為(Ca10-x-yTixRy)(PO4)6(OH)2，其中x＝0.5~6，y＝0.01~0.2，R為Fe3+，Ag+或Ce4+。
Ti4+羥基磷灰石吸附消毒材料晶體結(jié)構(gòu)為六方結(jié)構(gòu)，晶相為羥基磷灰石晶相。
本發(fā)明載Ti4+羥基磷灰石納米粉體吸附消毒材料的制備方法，通過(guò)負(fù)載Ti4+和少量Fe，Ag或Ce，通過(guò)水熱法獲得的負(fù)載Ti4+的羥基磷灰石吸附消毒材料。
本發(fā)明所述的通過(guò)水熱法合成具有納米尺度的載Ti4+羥基磷灰石吸附消毒材料是首先配置(Ca+Ti+R)復(fù)合溶液；滴加氨水或者酸，調(diào)節(jié)溶液的酸堿度，經(jīng)過(guò)反復(fù)三次離心分離和水洗，得到白色沉淀A；將白色沉淀A放入水熱反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱反應(yīng)；反應(yīng)后取出反應(yīng)物，經(jīng)過(guò)反復(fù)三次離心分離和水洗，干燥，即得載鈦(Ti4+)羥基磷灰石復(fù)相吸附和消毒納米材料。
本發(fā)明對(duì)Pb、Cd、Cu重金屬離子，CO、SO2、NO有害氣體，甲醛，亞甲基藍(lán)等有機(jī)物有很強(qiáng)的吸附能力，直接制成或涂覆在相關(guān)載體上，經(jīng)紫外光或自然光照射分解甲醛等有機(jī)物和NO有害氣體，并可滅活細(xì)菌。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明在建筑材料的表面涂層，水污染治理，空氣凈化等領(lǐng)域可得到廣泛應(yīng)用。本發(fā)明具有良好的吸附、光催化殺菌性能，不僅能在紫外線下，而且能在日光下分解污染物。不僅具有光催化活性好、耐腐蝕能力強(qiáng)、化學(xué)穩(wěn)定性高、價(jià)格相對(duì)較低以及對(duì)人體無(wú)毒性等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)利用載鈦羥基磷灰石的吸附性，形成小范圍內(nèi)的局部高濃度，再通過(guò)TiO2的光催化降解和載鈦羥基磷灰石的主動(dòng)消毒殺菌功能，這兩種復(fù)合效應(yīng)將產(chǎn)生一種綜合效果，既可有效地捕獲有害病毒和細(xì)菌，又可以使有害病毒和細(xì)菌在短時(shí)間內(nèi)失活、殺滅并最終礦物化氧化成完全無(wú)害的CO2和H2O，可以解決連續(xù)使用、二次污染問(wèn)題，提高光催化劑的使用效率。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1X＝0.5，Y＝0.2，R＝Fe3+載Ti4+羥基磷灰石吸附一消毒材料該實(shí)例材料外觀呈象牙白色。用XRD測(cè)試，表明其結(jié)構(gòu)為六方結(jié)構(gòu)，其主要化合物為羥基磷灰石Ca10(PO4)6(OH)2。X＝0.5，Y＝0.2，R＝Fe3+載Ti4+羥基磷灰石吸附一消毒材料，確定材料的化學(xué)表示式(Ca9.3Ti0.5Fe0.2)(PO4)6(OH)2。通過(guò)水熱法合成具有納米尺度的載Ti4+羥基磷灰石吸附消毒材料是首先配置(Ca+Ti+Fe)復(fù)合溶液，將(NH4)H2PO4溶液攪拌滴加到溫度為100℃的(Ca+Ti+Fe)復(fù)合溶液中，其中(Ca+Ti+Fe)/P的摩爾比為1.9。然后滴加氨水或者酸，調(diào)節(jié)溶液的酸堿度，保持在PH值為8。經(jīng)過(guò)反復(fù)三次離心分離和水洗，得到白色沉淀A；將白色沉淀A放入水熱反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱反應(yīng)中，加入蒸餾水，同時(shí)調(diào)節(jié)溶液的酸堿度，保持在PH值為8。在100℃進(jìn)行10小時(shí)的水熱反應(yīng)。最后反應(yīng)后取出反應(yīng)物，經(jīng)過(guò)反復(fù)三次離心分離和水洗，干燥，即得載鈦羥基磷灰石復(fù)相吸附和消毒納米材料。
該材料對(duì)Pb、Cd、Cu等重金屬離子，CO、SO2、NO等有害氣體，甲醛、苯等有機(jī)物揮發(fā)物，亞甲基藍(lán)、羅丹明等有機(jī)染料，大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等細(xì)菌有很強(qiáng)的吸附能力，在太陽(yáng)光或紫外線照射下，F(xiàn)e3+進(jìn)一步提高材料的光催化分解性能，可以較快降解甲醛、亞甲基藍(lán)等有機(jī)物，礦化NO等有害氣體，并可以滅活細(xì)菌。
實(shí)施例2X＝2，Y＝0.01，R＝Ag+載Ti4+羥基磷灰石吸附一消毒材料該實(shí)例材料外觀呈白色。用XRD測(cè)試，表明其結(jié)構(gòu)為六方結(jié)構(gòu)，其主要化合物為羥基磷灰石Ca10(PO4)6(OH)2。X＝2，Y＝0.01，R＝Ag+載Ti4+羥基磷灰石吸附一消毒材料，確定材料的化學(xué)表示式(Ca7.99Ti2Ag0.01)(PO4)6(OH)2。通過(guò)水熱法合成具有納米尺度的載Ti4+羥基磷灰石吸附消毒材料是首先配置(Ca+Ti+Ag)復(fù)合溶液，將(NH4)H2PO4溶液攪拌滴加到溫度為60℃的(Ca+Ti+Ag)復(fù)合溶液中，其中(Ca+Ti+Ag)/P的摩爾比為1.7。然后滴加氨水或者酸，調(diào)節(jié)溶液的酸堿度，保持在PH值為14。經(jīng)過(guò)反復(fù)三次離心分離和水洗，得到白色沉淀A；將白色沉淀A放入水熱反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱反應(yīng)中，加入蒸餾水，同時(shí)調(diào)節(jié)溶液的酸堿度，保持在PH值為14。在300℃進(jìn)行2小時(shí)的水熱反應(yīng)。最后反應(yīng)后取出反應(yīng)物，經(jīng)過(guò)反復(fù)三次離心分離和水洗，干燥，即得載鈦羥基磷灰石復(fù)相吸附和消毒納米材料。
該材料對(duì)Pb、Cd、Cu等重金屬離子，CO、SO2、NO等有害氣體，甲醛、苯等有機(jī)物揮發(fā)物，亞甲基藍(lán)、羅丹明等有機(jī)染料，大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等細(xì)菌有很強(qiáng)的吸附能力，在太陽(yáng)光或紫外線照射下，可以降解甲醛、亞甲基藍(lán)等有機(jī)物，礦化NO等有害氣體，同時(shí)由于Ag+和Ti4+的主動(dòng)消毒殺菌功能與材料的光催化功能相互促進(jìn)，對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等細(xì)菌有很強(qiáng)的滅活效果。
實(shí)施例3X＝6，Y＝0.02，R＝Ce4+載Ti4+羥基磷灰石吸附一消毒材料該實(shí)例材料外觀呈白色。用XRD測(cè)試，表明其結(jié)構(gòu)為六方結(jié)構(gòu)，其主要化合物為羥基磷灰石Ca10(PO4)6(OH)2。X＝6，Y＝0.02，R＝Ce4+載Ti4+羥基磷灰石吸附一消毒材料，確定材料的化學(xué)表示式(Ca3.98Ti6Ce0.02)(PO4)6(OH)2。通過(guò)水熱法合成具有納米尺度的載Ti4+羥基磷灰石吸附消毒材料是首先配置(Ca+Ti+Ce)復(fù)合溶液，將(NH4)H2PO4溶液攪拌滴加到溫度為20℃的(Ca+Ti+Ce)復(fù)合溶液中，其中(Ca+Ti+Ce)/P的摩爾比為1.50。然后滴加氨水或者酸，調(diào)節(jié)溶液的酸堿度，保持在PH值為12。經(jīng)過(guò)反復(fù)三次離心分離和水洗，得到白色沉淀A；將白色沉淀A放入水熱反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱反應(yīng)中，加入蒸餾水，同時(shí)調(diào)節(jié)溶液的酸堿度，保持在PH值為12。在200℃進(jìn)行6小時(shí)的水熱反應(yīng)。最后反應(yīng)后取出反應(yīng)物，經(jīng)過(guò)反復(fù)三次離心分離和水洗，干燥，即得載鈦羥基磷灰石復(fù)相吸附和消毒納米材料。
該材料對(duì)Pb、Cd、Cu等重金屬離子，CO、SO2、NO等有害氣體，甲醛、苯等有機(jī)物揮發(fā)物，亞甲基藍(lán)、羅丹明等有機(jī)染料，大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等細(xì)菌有很強(qiáng)的吸附能力，在太陽(yáng)光或紫外線照射下，可以降解甲醛、亞甲基藍(lán)等有機(jī)物，礦化NO等有害氣體，并可以滅活細(xì)菌。Ce4+和Ti4+的相互促進(jìn)，對(duì)降解甲醛、亞甲基藍(lán)等有機(jī)物，礦化NO等有害氣體有較好的促進(jìn)作用。
權(quán)利要求
1.一種載Ti4+羥基磷灰石納米粉體吸附消毒材料，其特征是，其化學(xué)組成式為(Ca10-x-yTixRy)(PO4)6(OH)2，其中x＝0.5～6，y＝0.01～0.2，R為Fe3+，Ag+或Ce4+。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的載Ti4+羥基磷灰石納米粉體吸附消毒材料，其特征是，晶相為羥基磷灰石晶相。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的載Ti4+羥基磷灰石納米粉體吸附消毒材料，其特征是，晶體結(jié)構(gòu)為六方結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種載Ti
文檔編號(hào)B01J20/06GK1701842SQ20051002479
公開(kāi)日2005年11月30日 申請(qǐng)日期2005年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月31日
發(fā)明者胡安民, 常程康, 李明, 毛大立, 雷同 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)