一种二氧化钛纳米材料的制备方法及其产品化应用与流程

1.本发明涉及抗菌领域，涉及一种二氧化钛纳米材料的制备方法及其产品化应用，具有抗菌性能的tio2纳米材料的制备。

背景技术：

2.tio2作为一种稳定性特别好的材料，在抗菌材料、太阳电池、光催化等领域具有非常广阔的应用前景，是重要的无机化工材料之一。不同的应用领域对材料的尺寸、结晶性、形貌等有不同的要求，其中作为抗菌材料，纳米结构的tio2由于具有较高的表面活性已长时间使用，其抗菌特性与尺寸、晶型、缺陷密切相关，尺寸越小比表面积越大且表面活性增强，抗菌性能明显增加。另外在实际使用过程中，tio2在水相体系的分散性对其性能的发挥具有重要作用，因此开发简便的方法制备小尺寸、高分散性的纳米tio2是实现其应用的关键。
3.本发明通过在水热反应过程中加入金属锂，可以原位还原形成大量缺陷，且该方法制备的tio2纳米颗粒尺寸小，在去离子水中具有优异的长期稳定性，且制备工艺简单，制备的成本低，对进一步推进纳米tio2在抗菌、太阳电池等领域的应用具有实际应用价值。

技术实现要素：

4.本发明目的在于提供一种包裹ir780@硅质体的制备方法。
5.本发明的再一目的在于：提供一种上述方法制备的包裹ir780@硅质体产品。
6.本发明的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。
7.本发明目的通过下述方案实现：一种二氧化钛纳米材料的制备方法，其特征在于通过水热法制备tio2纳米材料，通过在水热反应过程加入金属锂，可在水热反应过程中原位还原形成氧空位缺陷，包括如下步骤：步骤一：在露点-20的干燥房中，取50 ml的冰乙酸，加入钛前驱体，搅拌均匀，待钛前驱体溶解后，加入20 μl去离子水，然后置于正常空气环境下，得到溶液a；步骤二：取20 ml的甲醇，加入3~5 g的三嵌段聚合物f127或p123，搅拌30min后得到溶液b；步骤三：在露点-20的干燥房中取0.05~0.1 g的金属锂加入5ml三乙胺中，搅拌5min后，得到溶液c；步骤四：在搅拌状态下，将溶液b缓慢滴加于溶液a中，然后继续搅拌30min后，滴加溶液c，继续搅拌20 min，将所得溶液置于聚四氟乙烯反应釜中，130~150 ℃水热反应20~36 h，待降至室温，将样品离心，于80 ℃干燥后研磨，得到tio2纳米材料。
8.步骤一所述钛前驱体为钛酸四丁酯或四氯化钛中的一种，钛前驱体的用量为18~20mmol。
9.步骤四所述溶液b和溶液c滴加速度均为0.2~0.4 g/s。
10.本发明提供一种二氧化钛纳米材料，根据上述任一所述方法制备得到。
11.本发明提供一种二氧化钛纳米材料在制备抗菌材料中的应用。
12.在制备抗大肠杆菌和金黄葡萄球菌材料中的应用。
13.一种二氧化钛纳米材料的制备方法及其产品化应用，通过水热法制备tio2纳米材料，通过在水热反应过程加入金属锂，可在水热反应过程中原位还原形成氧空位缺陷，本发明制备的tio2材料尺寸分布均匀，缺陷态较多，并且在水中具有优异的分散性，该发明制备的tio2纳米材料具有优异的抗菌特性。本发明制备方法简单，通过增加材料空位、尺寸和晶型调控调节其禁带宽度，进而影响其作为抗菌材料的抗菌性能。
具体实施方式
14.实施例1：一种二氧化钛纳米材料，通过水热法制备tio2纳米材料，通过在水热反应过程加入金属锂，在水热反应过程中原位还原形成氧空位缺陷，按如下步骤制备：步骤一：在露点-20的干燥房中，取50 ml的冰乙酸，加入18 mmol的钛酸四丁酯，搅拌均匀，待钛前驱体溶解后，加入20 μl去离子水，然后置于正常空气环境下，得到溶液a；步骤二：取20 ml的甲醇，加入5 g的三嵌段聚合物f127，搅拌30min后得到溶液b；步骤三：在露点-20的干燥房中取0.1 g的金属锂加入5ml三乙胺中，搅拌5min后，得到溶液c；步骤四：在搅拌状态下，将溶液b缓慢滴加于溶液a中，然后继续搅拌30min后，滴加溶液c，继续搅拌20 min，将所得溶液置于聚四氟乙烯反应釜中，130℃水热反应20 h，待降至室温，将样品离心，于80 ℃干燥后研磨，得到tio2纳米材料。
15.所述溶液b和溶液c滴加速度均为0.2 g/s。
16.按照国标《gbt 21510-2008 纳米无机材料抗菌性能检测方法》附录一测试tio2的抗菌特性，本实施例合成的tio2分散液对大肠杆菌的抗菌率大于99.9996%，对金黄葡萄球菌的抗菌率大于99.9993%。
17.实施例2：一种二氧化钛纳米材料，与实施例1步骤近似，按如下步骤制备：步骤一：在露点-20的干燥房中，取50 ml的冰乙酸，加入20 mmol的钛酸四丁酯，搅拌均匀，待钛前驱体溶解后，加入20 μl去离子水，然后置于正常空气环境下，得到溶液a；步骤二：取20 ml的甲醇，加入4 g的三嵌段聚合物p123，搅拌30min后得到溶液b；步骤三：在露点-20的干燥房中取0.108g的金属锂加入5ml三乙胺中，搅拌5min后，得到溶液c；步骤四：在搅拌状态下，将溶液b缓慢滴加于溶液a中，然后继续搅拌30min后，滴加溶液c，继续搅拌20 min，将所得溶液置于聚四氟乙烯反应釜中，150 ℃水热反应20 h，待降至室温，将样品离心，于80 ℃干燥后研磨，得到tio2纳米材料；所述溶液b和溶液c滴加速度均为0.3 g/s。
18.tio2纳米材料进行短时抗菌率测试，结果表明，本实施例合成的tio2分散液对大肠杆菌的5分钟抗菌率大于99.99%，对金黄葡萄球菌的5分钟抗菌率大于99.995%实施例3：一种二氧化钛纳米材料，与实施例1步骤近似，按如下步骤制备：
步骤一：在露点-20的干燥房中，取50 ml的冰乙酸，加入19 mmol的四氯化钛，搅拌均匀，待钛前驱体溶解后，加入20 μl去离子水，然后置于正常空气环境下，得到溶液a；步骤二：取20 ml的甲醇，加入5 g的三嵌段聚合物f127，搅拌30min后得到溶液b；步骤三：在露点-20的干燥房中取0.08 g的金属锂加入5ml三乙胺中，搅拌5min后，得到溶液c；步骤四：在搅拌状态下，将溶液b缓慢滴加于溶液a中，然后继续搅拌30min后，滴加溶液c，继续搅拌20 min，将所得溶液置于聚四氟乙烯反应釜中，130 ℃水热反应36 h，待降至室温，将样品离心，于80 ℃干燥后研磨，得到tio2纳米材料；所述溶液b和溶液c滴加速度均为0.2 g/s。
19.按照国标《gbt 21510-2008 纳米无机材料抗菌性能检测方法》附录一测试tio2的抗菌特性，本实施例合成的tio2分散液对大肠杆菌的抗菌率大于99.9994%，对金黄葡萄球菌的抗菌率大于99.9995%。

技术特征：

1.一种二氧化钛纳米材料的制备方法，其特征在于，通过水热法制备tio2纳米材料，通过在水热反应过程加入金属锂，在水热反应过程中原位还原形成氧空位缺陷，包括如下步骤：步骤一：在露点-20的干燥房中，取50 ml的冰乙酸，加入钛前驱体，搅拌均匀，待钛前驱体溶解后，加入20 μl去离子水，然后置于正常空气环境下，得到溶液a；步骤二：取20 ml的甲醇，加入3~5 g的三嵌段聚合物f127或p123，搅拌30min后得到溶液b；步骤三：在露点-20的干燥房中取0.05~0.1 g的金属锂加入5ml三乙胺中，搅拌5min后，得到溶液c；步骤四：在搅拌状态下，将溶液b缓慢滴加于溶液a中，然后继续搅拌30min后，滴加溶液c，继续搅拌20 min，将所得溶液置于聚四氟乙烯反应釜中，130~150 ℃水热反应20~36 h，待降至室温，将样品离心，于80 ℃干燥后研磨，得到tio2纳米材料。2.根据权利要求1所述二氧化钛纳米材料的制备方法，其特征在于：步骤一所述钛前驱体为钛酸四丁酯或四氯化钛中的一种，钛前驱体的用量为18~20mmol。3.根据权利要求1所述二氧化钛纳米材料的制备方法，其特征在于：步骤四所述溶液b和溶液c滴加速度均为0.2~0.4 g/s。4.根据权利要求1至3任一项所述二氧化钛纳米材料的制备方法，其特征在于：按如下步骤制备：步骤一：在露点-20的干燥房中，取50 ml的冰乙酸，加入18 mmol的钛酸四丁酯，搅拌均匀，待钛前驱体溶解后，加入20 μl去离子水，然后置于正常空气环境下，得到溶液a；步骤二：取20 ml的甲醇，加入5 g的三嵌段聚合物f127，搅拌30min后得到溶液b；步骤三：在露点-20的干燥房中取0.1 g的金属锂加入5ml三乙胺中，搅拌5min后，得到溶液c，其中所述溶液b和溶液c滴加速度均为0.2 g/s；步骤四：在搅拌状态下，将溶液b缓慢滴加于溶液a中，然后继续搅拌30min后，滴加溶液c，继续搅拌20 min，将所得溶液置于聚四氟乙烯反应釜中，130℃水热反应20 h，待降至室温，将样品离心，于80 ℃干燥后研磨，得到tio2纳米材料。5.根据权利要求1至3任一项所述二氧化钛纳米材料的制备方法，其特征在于：按如下步骤制备：步骤一：在露点-20的干燥房中，取50 ml的冰乙酸，加入20 mmol的钛酸四丁酯，搅拌均匀，待钛前驱体溶解后，加入20 μl去离子水，然后置于正常空气环境下，得到溶液a；步骤二：取20 ml的甲醇，加入4 g的三嵌段聚合物p123，搅拌30min后得到溶液b；步骤三：在露点-20的干燥房中取0.108g的金属锂加入5ml三乙胺中，搅拌5min后，得到溶液c，其中，所述溶液b和溶液c滴加速度均为0.3 g/s；步骤四：在搅拌状态下，将溶液b缓慢滴加于溶液a中，然后继续搅拌30min后，滴加溶液c，继续搅拌20 min，将所得溶液置于聚四氟乙烯反应釜中，150 ℃水热反应20 h，待降至室温，将样品离心，于80 ℃干燥后研磨，得到tio2纳米材料。6.根据权利要求1至3任一项所述二氧化钛纳米材料的制备方法，其特征在于：按如下步骤制备：步骤一：在露点-20的干燥房中，取50 ml的冰乙酸，加入19 mmol的四氯化钛，搅拌均
匀，待钛前驱体溶解后，加入20 μl去离子水，然后置于正常空气环境下，得到溶液a；步骤二：取20 ml的甲醇，加入5 g的三嵌段聚合物f127，搅拌30min后得到溶液b；步骤三：在露点-20的干燥房中取0.08 g的金属锂加入5ml三乙胺中，搅拌5min后，得到溶液c，其中，所述溶液b和溶液c滴加速度均为0.2 g/s；步骤四：在搅拌状态下，将溶液b缓慢滴加于溶液a中，然后继续搅拌30min后，滴加溶液c，继续搅拌20 min，将所得溶液置于聚四氟乙烯反应釜中，130 ℃水热反应36 h，待降至室温，将样品离心，于80 ℃干燥后研磨，得到tio2纳米材料。7.一种二氧化钛纳米材料，其特征在于根据权利要求1-6任一所述方法制备得到。8.一种根据权利要求7所述二氧化钛纳米材料在制备抗菌材料中的应用。9.一种根据权利要求8所述二氧化钛纳米材料在制备抗菌材料中的应用，其特征在于，在制备抗大肠杆菌和金黄葡萄球菌材料中的应用。

技术总结

本发明公开一种二氧化钛纳米材料的制备方法及其产品化应用，通过水热法制备TiO2纳米材料，通过在水热反应过程加入金属锂，可在水热反应过程中原位还原形成氧空位缺陷，本发明制备的TiO2材料尺寸分布均匀，缺陷态较多，并且在水中具有优异的分散性，该发明制备的TiO2纳米材料具有优异的抗菌特性。本发明制备方法简单，通过增加材料空位、尺寸和晶型调控调节其禁带宽度，进而影响其作为抗菌材料的抗菌性能。能。