專利名稱：具有納米晶粒的多孔性材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多孔性材料及納米金屬晶粒領(lǐng)域。特別是涉及一種具有納米晶粒之多孔性材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
活性碳是一種多孔性材料，其優(yōu)點(diǎn)在于活性碳之比表面積(BETSurface Area)大，吸附性強(qiáng)，能脫硫、脫苯、脫臭、脫色，還能選擇性地脫除液相或氣相中某些化學(xué)物質(zhì)?；钚蕴急砻孑d銀后它不但可以繼續(xù)具有吸附劑的功能，而且具有抗菌功能。它抗菌的功能主要是銀的功勞。
銀具有抗菌作用，古歐美人們會(huì)在鮮牛奶中放入銀飾以延長(zhǎng)牛奶的保存時(shí)間，這是最早應(yīng)用銀抗菌的實(shí)例。而國(guó)外醫(yī)生在青霉素發(fā)現(xiàn)之前，視銀為古老的抗菌素，許多不同種類的耐抗生素病菌都能被膠質(zhì)銀(粒徑介于10～100納米之間的細(xì)微顆粒)殺死。
根據(jù)國(guó)際間多年研究分析納米銀的成果顯示，純種銀粒子納米化，應(yīng)用于環(huán)境的抗菌時(shí)，由于金屬有氧化還原的能力，故多數(shù)金屬能殺死細(xì)菌。此種性質(zhì)使銀具有強(qiáng)殺菌力及長(zhǎng)效性，此與它的殺菌特質(zhì)有關(guān)。因?yàn)榧{米銀粒子表面帶正電荷可輕易與病菌的細(xì)胞壁/膜有相當(dāng)強(qiáng)的結(jié)合，并能直接進(jìn)入菌體，迅速與氧代謝的硫醇(-SH)結(jié)合，阻斷代謝并使其失去活性，進(jìn)而無(wú)法對(duì)人體造成危害。
也正因?yàn)殂y既能抗菌又對(duì)人體具有保健作用(保護(hù)我們體內(nèi)的天然酶以及加快修補(bǔ)破損的組織)，因此被首選為抗菌劑的材料。
因此有人結(jié)合了活性碳的優(yōu)良吸附能力與銀的抗菌特性，將銀加載活性碳表面形成載銀活性碳，而目前市面上載銀活性碳之相關(guān)產(chǎn)品雖然使用范圍廣、抗菌率良好、且是對(duì)微生物不產(chǎn)生耐藥性的無(wú)機(jī)抗菌劑，可惜目前活性碳表面載銀技術(shù)中的銀多為非納米等級(jí)的銀分子，使得載銀活性碳容易因?yàn)殂y聚結(jié)而使殺菌效果降低，不然就是銀鍍太多使銀容易脫落，而造成環(huán)境二次污染，或是銀鍍太少了使其沒(méi)有殺菌作用，這些都是目前業(yè)界仍需繼續(xù)克服的問(wèn)題。
根據(jù)中華人民共和國(guó)專利局發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?3106057.5之技術(shù)所制備出之載銀活性炭，其制法除了混合活性碳及硝酸銀溶液外另加入溴化銀溶液使銀牢固負(fù)載在活性碳上，藉以達(dá)到提高活性碳抑菌及除臭之效用，但經(jīng)實(shí)際制作分析發(fā)現(xiàn)，此技術(shù)之載銀活性碳之載銀并非為純銀粒子而為一種銀化合物，如此所制造出之活性碳其表面之孔隙不但易于被銀化合物堵塞使得活性碳之比表面積減小，且銀化合物容易脫落，除了除臭、殺菌的效果不佳外也可能造成二次污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種具有納米晶粒的多孔性材料的制備方法。該納米銀粒子屬于無(wú)機(jī)性粒子，先將溶解納米材料之溶劑和納米材料前驅(qū)物混合后，再加入定量之多孔性材料。該混合物混合了多孔性材料、納米材料前驅(qū)物及溶解納米材料之溶劑后，攪拌均勻并緩慢加熱，加熱完成后，取出多孔性材料并使用清洗溶液清洗掉多余的納米材料反應(yīng)物，待清洗完畢后，取出該多孔性材料并靜置之，完成該多孔性材料之表面結(jié)晶程序。
本發(fā)明提供一種具有納米晶粒的多孔性材料的制備方法，包括下列步驟(a)混合納米材料前驅(qū)物和溶解納米材料之溶劑，(b)將(a)之混合物加入定量之多孔性材料，(c)加熱(b)之混合物至60～150℃，(d)利用清洗溶液清洗多孔性材料，以除去多余的納米材料前驅(qū)物及反應(yīng)物，(e)將多孔性材料靜置，完成該多孔性材料之表面結(jié)晶程序。
在本發(fā)明中，該納米材料前驅(qū)物與溶解納米材料之溶劑之較佳體積比為0.1～1.5％，最佳體積比為0.05～1％；納米材料前驅(qū)物與多孔性材料之較佳體積比為0.05～1.5％，最佳體積比為0.01～1％，其中溶解納米材料之溶劑來(lái)自于水溶液或去離子水。
該多孔性材料混合物的一般加熱溫度為60～150℃，較佳溫度為90～120℃，最佳加熱溫度為110℃。較佳之加熱時(shí)間30～100分鐘，更佳之加熱時(shí)間為50～80分鐘。
清洗已結(jié)成納米晶粒之多孔性材料溶液為稀鹽酸溶液。本發(fā)明所述納米材料前驅(qū)物來(lái)自于硝酸銀、醋酸銀、溴化銀、乳酸銀、氯化銀、氟化銀、碘化銀、硫酸銀或磷酸銀，最佳的納米材料前驅(qū)物來(lái)自硝酸銀。此外，納米晶粒來(lái)自于納米金屬結(jié)晶顆粒，納米金屬結(jié)晶顆粒最佳為納米銀。
納米銀較佳的濃度范圍為20～1000毫克/公升，納米銀更佳的濃度范圍為30～100毫克/公升，納米銀最佳的濃度為40毫克/公升。其中，納米銀的粒徑范圍為1～999納米。
本發(fā)明所述多孔性材料選自于陶瓷、活性碳、真空玻璃球、實(shí)心玻璃球、Tenax-TA(2，6-二苯基對(duì)苯醚的多孔聚合物)、竹炭、椰殼活性碳、木炭及其衍生物，該多孔性材料使用較佳者為活性碳，其中活性碳系自于粉末狀活性碳、顆粒狀活性碳、纖維狀活性碳、柱狀活性碳、蜂巢狀活性碳，活性碳最佳為顆粒狀活性碳，顆粒狀活性碳粒徑較佳之范圍為1～200網(wǎng)目，更佳之范圍為10～150網(wǎng)目，最佳之范圍為40～100網(wǎng)目。
本發(fā)明結(jié)合了納米技術(shù)、結(jié)晶技術(shù)及銀之金屬特性，使活性碳表面結(jié)成納米銀晶粒，該納米銀晶粒除了為純銀粒子外，納米量級(jí)的超細(xì)微粒之特性也使得該活性碳的比表面積不但近于原活性碳之比表面積且對(duì)于提高原活性碳之除臭、殺菌的效果及期限也十分顯著。
本發(fā)明另關(guān)于一種具納米晶粒之多孔性材料，其根據(jù)本發(fā)明方法所制備。
本發(fā)明所述納米材料前驅(qū)物來(lái)自于硝酸銀、醋酸銀、溴化銀、乳酸銀、氯化銀、氟化銀、碘化銀、硫酸銀或磷酸銀，最佳的納米材料前驅(qū)物來(lái)自硝酸銀。此外，納米晶粒系來(lái)自于納米金屬結(jié)晶顆粒，納米金屬結(jié)晶顆粒最佳為納米銀。
納米銀較佳的濃度范圍為20～1000毫克/公升，納米銀更佳的濃度范圍為30～100毫克/公升，納米銀最佳的濃度為40毫克/公升。其中，納米銀的粒徑范圍為1～999納米。
本發(fā)明納米晶粒之多孔性材料可應(yīng)用于除臭、殺菌、回收溶劑、催化劑載體、氣體或液體吸附、過(guò)濾凈化氣體或液體、各種藥物的脫色、食物保存或精制、過(guò)濾濾芯、冷氣機(jī)濾網(wǎng)、暖爐濾網(wǎng)、空氣清凈機(jī)濾網(wǎng)、水族箱濾材、活性碳纖維布、清潔用品添加物等各種工業(yè)防毒器具之裝填料，或活性碳口罩。
本發(fā)明納米晶粒之多孔性材料可應(yīng)用于活性碳。其可用于密閉空間，冰箱、鞋柜、衛(wèi)浴室、衣櫥、衣柜、收納盒、保鮮盒、書柜、酒柜、抽屜、儲(chǔ)藏室、車庫(kù)、地下室、櫥柜、廚房、倉(cāng)庫(kù)、房間、KTV包廂、機(jī)艙或大客車內(nèi)。


圖1為比表面積1200之納米銀活性碳電顯圖。
圖2(A)為圖1之納米銀活性碳EDS分析數(shù)據(jù)，顯示活性碳上確實(shí)結(jié)成納米銀晶粒。
圖2(B)為圖1之納米銀活性碳EDS分析能譜圖，顯示活性碳表面上之元素含量。
圖3為比表面積1500之納米銀活性碳電顯圖。
圖4(A)為圖3之納米銀活性碳EDS分析能譜圖，顯示活性碳表面上之元素含量。
圖4(B)為圖3之納米銀活性碳EDS分析數(shù)據(jù)，顯示活性碳上確實(shí)結(jié)成納米銀晶粒。
圖5為納米銀玻璃珠之實(shí)例及EDS分析數(shù)據(jù)顯示玻璃珠上確實(shí)結(jié)成納米銀晶粒。
圖6為大腸桿菌抗菌試驗(yàn)之實(shí)例。
具體實(shí)施例方式
實(shí)例1取去離子水、硝酸銀及比表面積1200之活性碳依照體積比2.0×102∶0.5∶1.0×101混合后，將該混合物攪拌均勻并加熱至110℃，保持恒溫一小時(shí)。之后，取出比表面積1200活性碳使用稀鹽酸溶液清洗之。完畢，活性碳之表面即結(jié)成納米銀晶粒。如圖1、圖2(A)及圖2(B)所示，顯示比表面積1200活性碳表面確實(shí)結(jié)成納米銀晶體。
實(shí)例2取去離子水、硝酸銀及比表面積1500之活性碳依照體積比2.0×102∶0.5∶1.0×101混合后，將該混合物攪拌均勻并加熱至115℃，保持恒溫90分鐘。之后，取出比表面積1500活性碳使用稀鹽酸溶液清洗之。完畢，活性碳之表面即結(jié)納米銀晶粒。如圖3、圖4(A)、圖4(B)所示，顯示比表面積1500活性碳表面確實(shí)結(jié)成納米銀晶體。
實(shí)例3比表面積測(cè)試取A、B、C及D四種樣品利用掃描電子顯微鏡(SEM)分析測(cè)試比表面積，其樣品規(guī)格分別為A為比表面積1200之活性碳；B為比表面積1500之活性碳，C為比表面積1200納米銀活性碳；D為比表面積1500之納米銀活性碳。

將A、C及B、D四種活性碳樣品分二組相較，可發(fā)現(xiàn)結(jié)納米銀晶粒之活性碳與未處理之活性碳之比表面積并無(wú)太大差異。
實(shí)例4吸附測(cè)試取A、B、C及D四種活性碳樣品利用微量天平做正丁烷吸附率比對(duì)，其中A為比表面積1200之納米銀活性炭；B為比表面積1500之納米銀活性炭；C為比表面積1200之未處理活性炭；D為比表面積1500之未處理活性炭，所測(cè)得知數(shù)據(jù)如下 注吸附效率比(％)＝(飽和吸附后碳重量-原活性碳重量)÷原活性碳重量由正丁烷與四氯化碳吸附效率相比較，明顯看出納米銀活性碳吸附率比未處理活性碳高，因此本發(fā)明的對(duì)化合物吸附效果與除臭效果也較一般傳統(tǒng)的活性碳來(lái)得有效。
權(quán)利要求
1.一種具有納米晶粒的多孔性材料的制備方法，其特征是包括下列步驟(a)混合納米材料前驅(qū)物和溶解納米材料之溶劑，(b)將(a)之混合物加入定量之多孔性材料，(c)加熱(b)之混合物至60～150℃，(d)利用清洗溶液清洗多孔性材料，以除去多余的納米材料前驅(qū)物及反應(yīng)物，及(e)將多孔性材料靜置，完成該多孔性材料之表面結(jié)晶程序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是納米材料前驅(qū)物與溶解納米材料之體積比為0.1～1.5％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是納米材料前驅(qū)物與溶解納米材料之體積比為0.05～1％。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征是納米材料前驅(qū)物與多孔性材料之體積比為0.05～1.5％。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征是納米材料前驅(qū)物與多孔性材料之體積比為0.01～1％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是加熱之溫度范圍為90～120℃ 。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是加熱時(shí)間為30～100分鐘。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征是加熱時(shí)間為50～80分鐘。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是清洗溶液為稀鹽酸溶液。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是溶解納米材料之溶劑系水溶液或去離子水。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是納米材料前驅(qū)物選自硝酸銀、醋酸銀、溴化銀、乳酸銀、氯化銀、氟化銀、碘化銀、硫酸銀或磷酸銀。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征是納米材料前驅(qū)物為硝酸銀。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是納米晶粒來(lái)自于納米金屬結(jié)晶顆粒。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征是納米金屬結(jié)晶顆粒為納米銀。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征是納米銀粒徑范圍為1～999納米。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征是納米銀之濃度為20～1000毫克/公升。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征是納米銀之濃度為30～100毫克/公升。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征是納米銀之濃度為40毫克/公升。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是多孔性材料系選自于陶瓷、活性碳、真空玻璃球、實(shí)心玻璃球、Ten ax-TA、竹炭、椰殼活性碳、木炭及其衍生物。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征是多孔性材料為活性碳。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征是活性碳系選自于粉末狀活性碳、顆粒狀活性碳或纖維狀活性碳。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征是活性碳種類為顆粒狀活性碳。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征是顆粒狀活性碳粒徑范圍為1～200網(wǎng)目。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征是顆粒狀活性碳粒徑范圍為10～150網(wǎng)目。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征是顆粒狀活性碳粒徑范圍為40～100網(wǎng)目。
26.一種具有納米晶粒之多孔性材料，其特征是所述具有納米晶粒之多孔性材料按照下述方法制備(a)混合納米材料前驅(qū)物和溶解納米材料之溶劑，(b)將(a)之混合物加入定量之多孔性材料，(c)加熱(b)之混合物至60～150℃，(d)利用清洗溶液清洗多孔性材料，以除去多余的納米材料前驅(qū)物及反應(yīng)物，及(e)將多孔性材料靜置，完成該多孔性材料之表面結(jié)晶程序。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的多孔性材料，其特征是米材料前驅(qū)物選自硝酸銀、醋酸銀、溴化銀、乳酸銀、氯化銀、氟化銀、碘化銀、硫酸銀或磷酸銀。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的多孔性材料，其特征是納米材料前驅(qū)物為硝酸銀。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的多孔性材料，其特征是納米金屬結(jié)晶顆粒為納米銀。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的多孔性材料，其特征是納米銀粒徑范圍為1～999納米。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的多孔性材料，其特征是納米銀之濃度為20～1000毫克/公升。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的多孔性材料，其特征是納米銀之濃度為30～100毫克/公升。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的多孔性材料，其特征是納米銀之濃度為40毫克/公升。
34.根據(jù)權(quán)利要求26所述的多孔性材料，其特征是具有除臭或殺菌之特性。
35.根據(jù)權(quán)利要求26所述的多孔性材料，其特征是該多孔性材料可用于回收溶劑、催化劑載體、氣體或液體吸附、過(guò)濾凈化氣體或液體、各種藥物的脫色、食物保存或精制、過(guò)濾濾芯、冷氣機(jī)濾網(wǎng)、暖爐濾網(wǎng)、空氣清凈機(jī)濾網(wǎng)、水族箱濾材、活性碳纖維布、清潔用品添加物、工業(yè)防毒器具之裝填料或活性碳口罩。
36.根據(jù)權(quán)利要求26所述的多孔性材料，其特征是該多孔性材料可用于密閉空間，冰箱、鞋柜、衛(wèi)浴室、衣櫥、衣柜、收納盒、保鮮盒、書柜、酒柜、抽屜、儲(chǔ)藏室、車庫(kù)、地下室、櫥柜、廚房、倉(cāng)庫(kù)、房間、KTV包廂、機(jī)艙或大客車內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有納米晶粒的多孔性材料的制備方法。本發(fā)明另提供一種具有納米晶粒的多孔性材料。
文檔編號(hào)B01J20/20GK1853478SQ20051006820
公開(kāi)日2006年11月1日 申請(qǐng)日期2005年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月29日
發(fā)明者王俊凱, 洪碩廷, 胡坴培, 張伯薰, 林鴻明 申請(qǐng)人:尖端奈米科技股份有限公司, 景明奈米生物科技股份有限公司