[发明专利]水性纳米抗菌光催化钛氧化物复合溶胶的制备方法

说明书

本发明涉及一种水性纳米抗菌钛氧化物复合溶胶的制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)酸解；(2)钛液净化；(3)钛过氧化络合；(4)催化分解。根据本发明的制备方法采用价格低廉的钛铁矿为原料，无需通过碱沉淀硫酸氧钛得到正钛酸。本方法用过氧化锌作为反应物质，直接将过氧根与钛离子形成配合物溶于水，无需二次提纯溶解，同时Zn离子与硫酸根形成的硫酸锌具有抗菌除臭效果，步骤简便；同时，通过引入Fe²⁺作为Fenton催化剂，使得过氧化钛快速分解生成氧化钛，避免过氧化钛的凝胶化，同时与硫酸锌形成复合抗菌产物。所制备的复合物产物颗粒形貌均匀，能大量节约碱的使用和废水的排放，根据本发明的制备方法工艺简单适合大规模工业化生产。

技术领域

本发明属于无机功能纳米溶胶的制备工艺，尤其是涉及二氧化钛-金属盐复合水性纳米复合抗菌溶胶的制备方法。

背景技术

纳米TiO₂作为功能性的无机材料，在涂料、光电转换、催化、功能陶瓷、抗菌材料等诸多领域具有广泛的应用前景。这其中，纳米二氧化钛抗菌技术得到了广泛的关注，相较于传统无机抗菌剂，其具有的广谱性及强效性得到了广泛证实。但是其产生效果，需要光激发，因此，在一些不见光或是不连续光照场合以应用受到限制，因此，将传统无机抗菌剂与纳米氧化钛光催化激发抗菌性能结合，提供复合增强全方位抗菌性能的抗菌剂具有重要意义。

二氧化钛溶胶作为纳米二氧化钛均匀稳定分散体系，具有广泛的应用前景，可以用于光催化性薄膜涂层合成或是自清洁高级涂料等。目前，制备二氧化钛溶胶一般采用钛有机化合物控制水解或是钛无机盐水解的方法。利用钛有机化合物控制水解的方法制备二氧化钛纳米溶胶，由于钛有机化合物价格昂贵，极大的提高了成本；同时，由于采用醇水混合水解，得到的产物为有机溶液，限制其在亲水性基底上应用。采用钛无机盐水解，需要高温水热晶化等附加步骤，不仅需要特殊设备和装置，增加了成本，也限制生产规模。

同时，传统方法通常将纳米氧化钛的合成、抗菌剂的合成及二者的复合分成几个独立的合成步骤，一方面，使得纳米氧化钛与抗菌剂无法形成稳定的复合体系，其次，流程繁琐，成本较高。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明的一个目的在于，在硫酸法制备锐钛矿型二氧化钛的传统方法基础上，提供了以钛铁矿为原料制备二氧化钛-金属盐复合水性纳米抗菌复合溶胶的方法，实现常压、低温液相合成纳米钛氧化物，能显著降低反应流程及生产成本。

根据本发明的所述水性纳米抗菌钛氧化物复合溶胶的制备方法包括以下步骤：

(1)酸解

用重量百分比浓度为80wt％以上的浓硫酸加热溶解钛铁矿，所述钛铁矿与浓硫酸的质量比为1:0.5至1:6，反应激烈迅速，一般在5～30min内完成，反应最高温度达250℃，得到的固相沉积物用5-10倍体积的水浸取得到钛液；

(2)钛液净化

将步骤(1)的钛液进行过滤除去不溶性矿渣，冷冻重结晶以过滤除去硫酸亚铁得到含钛的前驱体溶液；

(3)钛过氧化络合

将步骤2)中的所述前驱体溶液加水稀释至含硫酸氧钛(TiOSO₄)质量百分数为0.1wt％至10wt％的溶液，将ZnO₂分散在水中形成质量百分比浓度为0.1wt％至10wt％，优选为1wt％的ZnO₂悬浊液，然后按照Ti:Zn摩尔比为1:1至1:10的比例将ZnO₂悬浊液添加到稀释后的含钛的前驱体溶液中，得到橙色溶液；

(4)催化分解

向步骤3)中得到的橙黄色乳状液中加入Fe(NO₃)₂溶液至Fe²⁺的摩尔浓度为0.001至10mol/l，90-100℃回流30min，得到浅黄色透明溶液。