[发明专利]一种稀土元素掺杂的纳米氧化锌及其制备方法

说明书

本发明涉及一种稀土元素掺杂的纳米氧化锌及其制备方法。其中，掺杂的稀土元素为铒元素，其制备过程包括以下步骤：（1）首先配制ZnCl₂水溶液，加入硝酸铒，完全溶解后形成透明的混合溶液；（2）加入氨水溶液，使溶液中金属离子水解和铒元素氢氧化物的混合沉淀；（3）停止加入氨水溶液；（4）用稀氨水溶液充分洗涤沉淀，真空干燥，然后研磨；（5）煅烧，冷却，进行二次研磨；（6）采用改性剂对二次研磨制得的粉末进行改性处理，得到最终稀土元素掺杂的纳米氧化锌。本发明能够大幅度提高纳米氧化锌的抗菌效率和利用率。

技术领域

本发明属于医用纳米无机金属氧化物颗粒领域，具体涉及一种用于杀菌的纳米氧化锌材料。

背景技术

生物医用材料（biomedical materials）又称生物材料（biomaterials），它是用于对生物体进行诊断、治疗和置换损坏的组织、器官或增进其功能的新型高技术材料。迄今为止,已有一千多种生物材料被详细研究过,医学临床上广泛使用的也有几十种，涉及到材料学的各个领域。所以对生物材料的分类存在着不同方法。按材料属性通常分为：医用金属和合金、医用高分子、生物陶瓷、生物衍生材料和生物医用复合材料。

纳米材料具有非常大的比表面积,表面原子数、表面能和表面张力随着粒径的下降急剧增加,小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道应等导致纳米微粒的热、磁、光、敏感特性和表面稳定性等不同于常规粒子。

纳米ZnO是一种新型的多功能环境友好型抗菌剂，其具有高透明度、高分散性等特点，具备常规块体材料所不具备的光、电、磁、热、敏感等性能，产品活性高，具有抗红外、紫外和杀菌的功能，在很多领域尤其是在与人类生存和健康密切相关的光催化降解有机物污染和抗菌方面有着独特的优势，具有普通ZnO所无法比拟的特殊性和用途，会给人类的医疗和健康带来巨大的贡献。

但是纳米 ZnO 抗菌性能产生机制至今仍不成熟，也没有统一的定论，因此，仍然需要人们继续研究。很多研究证实，选择合适的掺杂元素和改性处理方法可以提高纳米ZnO的利用率和抗菌性能，但始终未得到理想的性能指标。由此可见，如何提高纳米 ZnO 的利用率和杀菌性能是本领域急需解决的技术问题。

发明内容

为克服现有纳米氧化锌抗菌效率有待提高的难题，本发明提供一种掺稀土元素的纳米氧化锌及其制备方法。

本发明的技术方案是：提供一种稀土元素掺杂的纳米氧化锌，所掺杂的稀土元素为铒元素；稀土元素掺杂的氧化锌的粒径范围为50 nm-200 nm。

本发明另一目的是提供一种稀土元素掺杂的纳米氧化锌的制备方法，包括以下步骤：

（1）首先配制 1mol/L的ZnCl₂水溶液，按化学计量加入2wt%硝酸铒，完全溶解后形成透明的混合溶液，搅拌；

（2）加入 10 mol/L 的氨水溶液，使溶液中金属离子水解和铒元素氢氧化物的混合沉淀；

（3）当溶液的 pH 在9-9.5时，停止加入氨水溶液，继续搅拌，以便获得组成均匀的沉淀产物，将沉淀产物静置、离心；

（4）用 1.5-2.0mol/L 的稀氨水溶液充分洗涤沉淀，真空干燥，然后研磨成粉末；

（5）将粉末在电炉中煅烧，冷却，二次研磨；

（6）采用改性剂对二次研磨制得的粉末进行改性处理，干燥，最终得到最终稀土元素掺杂的纳米氧化锌。

其中，步骤（6）所述改性剂优选具有如下结构（I）的改性剂：

（I）

其中，R为含有11~14个碳的烷基；R'为 (CH₂)_nSO₃Na，并且n为3~4的整数。