兩種納米鎢酸銅抗菌粉體的制備新方法
【專利摘要】本發明屬于粉體的制備技術，制備納米鎢酸銅抗菌粉體過程中涉及超聲法和熔鹽法兩種方法。鎢酸銅在光催化、氣敏傳感器、磁性材料等方面有著廣泛的應用，但在抗菌劑方面的應用鮮見報道。用鎢酸鈉和硝酸銅為原料制得鎢酸銅抗菌粉體，降低抗菌劑成本，增加了抗菌劑家族新成員。本發明制備納米鎢酸銅抗菌粉體的方法不同于常見的溶膠凝膠法、水熱合成法、載體吸附法等。本發明一是利用超聲空化效應制備含結晶水的鎢酸銅納米抗菌粉體，二是先利用超聲空化效應制備含結晶水的鎢酸銅抗菌粉體作為前驅體再用熔鹽法制備最終納米鎢酸銅抗菌粉體。此類抗菌劑可應用于造紙與塑料等行業。
【專利說明】兩種納米鎢酸銅抗菌粉體的制備新方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于粉體的制備技術，制備納米鎢酸銅抗菌粉體過程中涉及超聲法和熔鹽 法兩種方法。
【背景技術】
[0002] 目前銀系抗菌劑應用較為廣泛。由于銀系抗菌劑的成本比較高，因此抗菌性能良 好的非銀抗菌劑成為研究熱點之一。納米顆粒級的抗菌材料有更高的比表面積和更高的藥 物負載量，故可以表現出更好的抗菌效果。納米顆粒抗菌材料到達細菌表面可使得細胞膜 透化，是納米顆粒發揮抗菌效應最重要的過程之一。
[0003] 鎢酸銅在光催化、氣敏傳感器、磁性材料等方面有著廣泛的應用，但在抗菌劑方面 的應用鮮見報道。本發明一是利用超聲空化效應制備含結晶水鎢酸銅納米抗菌粉體，二是 先利用超聲空化效應制備出含結晶水鎢酸銅（CuW04*2H20)抗菌粉體作為前驅體再用熔鹽 法制備納米鎢酸銅（CuW04)抗菌粉體。
[0004] 傳統制備化學合成粉體時，通常采用恒溫磁力攪拌法使反應速度加快且達到均勻 反應，一般耗時在幾個小時到十幾個小時，故對設備和操作要求較高，且不易獲得納米級粉 體。本發明合成鎢酸銅抗菌粉體時，采用超聲波法僅需幾十分鐘，大大節約了時間，且超聲 波法制得的粉體抗菌效果更好，粒度分布更均勻。粉體顆粒直徑在納米級范圍，超聲法原理 在于當超聲波作用于液體時，液體中的微氣泡迅速成核、生長、振動，當聲壓力足夠大時，氣 泡崩潰會產生高速的微射流和沖擊波，同時在極短的時間內，在空化泡周圍的極小空間內 產生高達5000K以上的高溫和IOOMPa的高壓，這些構成了物質進行化學和物理變化的特殊 環境。當這種作用發生在固體表面時，沖擊波和微射流會侵入固體表面、破碎固體。同時， 由于顆粒周圍液體所起的強烈的混合作用，加速了熱傳導和物質傳遞過程，促進了物質在 固體空隙中的擴散。
[0005] 本發明還將熔鹽法應用于制備納米鎢酸銅抗菌粉體過程中，由于熔鹽貫穿在生成 的粉體顆粒之間，可以阻止顆粒之間的相互連接，使合成的粉體的分散性好，與傳統的固相 反應燒結法相比，較容易得到納米級粉體，且明顯地降低合成溫度，工藝簡單、設備要求低、 環境友好，易于大規模生產。
[0006] 本發明制得非銀納米鎢酸銅抗菌粉體，降低抗菌劑成本，擴大抗菌劑家族成員。該 抗菌粉體可以廣泛應用于抗菌紙、抗菌涂層及抗菌塑料等領域。
[0007] 目前認為鎢酸銅粉體抗菌機理是根據銅系抗菌劑的Cu2+活性抗菌機理；CuW04在 使用過程中Cu2+會逐漸的游離出來，當微量Cu2+到達微生物細胞膜時，因后者帶負電荷， 依靠庫侖引力使二者牢固吸附。Cu2+穿透細胞壁進入細胞內，并與細胞中的巰基（-SH基） 反應，使蛋白質變性，破壞細胞合成酶的活性，從而細胞喪失分裂增殖能力而死亡。在殺滅 細囷后，Cu2+可以從細胞中游尚出來，再與其他細囷接觸，周而復始。
【發明內容】
[0008] 本發明一是利用超聲條件對混合溶液的超聲空化效應制備含結晶水的鎢酸銅 (CuWM · 2H20)抗菌粉體，二是先利用超聲空化效應制備含結晶水的鎢酸銅（CuW04 · 2H20) 抗菌粉體作為前驅體再用熔鹽法制備納米鎢酸銅（CuW04)抗菌粉體。粉體直徑在納米級范 圍且均勻性較好。
[0009] 鎢酸銅抗菌粉體反應過程中涉及到的主要反應：
[0010] Na2W04+Cu (N03) 2 = CuW04 丨 +2NaN03 (沉淀的顏色為熒光綠）
[0011] 鎢酸銅納米級抗菌粉體可由如下兩步驟制得：
[0012] (1)超聲法制備納米CuW04 · 2H20抗菌粉體（以下稱此CuW04 · 2H20抗菌粉體為 Cl)
[0013] 將Na2W04和Cu (N03) 2分別配制成濃度為0· 2-1. Omol/L的溶液；然后將Na2W04 溶液緩慢倒入Cu (N03) 2的水溶液中，按摩爾比為1 : 1-2混合，共配置60-120ml混合溶液； 60-90°C超聲加熱反應30-60min，使該混合溶液充分反應混合。混合后混合液中有絮狀熒光 綠沉淀生成。混合溶液經離心分離，蒸餾水洗滌，然后在70-90°C°C烘干8-12h，可得到C1。
[0014] (2)超聲熔鹽法制備納米CuW04抗菌粉體（以下稱此CuW04抗菌粉體為C2)
[0015] 將Cl與熔鹽（如LiN03等）按質量比為1 : 3-14混合，在研缽內加入適量無水乙 醇研磨l-2h，使Cl與作為反應介質的熔鹽充分混合均勻。混合物裝入坩堝內，經80-KKTC 烘干3-5h后，放入電爐內在210-340°C下煅燒后保溫2-6h，冷卻后得到固化產物。用蒸餾 水充分浸泡洗滌固化產物，然后通過離心分離、蒸餾水洗滌，干燥，除去剩余的熔鹽，即可得 到C2。
[0016] 將上述2種不同方法制備的鎢酸銅抗菌粉體進行對抗金色葡萄球菌的抑菌圈測 試，抗菌測試結果如表1所示。
[0017] 表1不同工藝條件下制得的CuW04的顏色及抑菌圈直徑
【權利要求】
1. 兩種納米鎢酸銅抗菌粉體的制備新方法，其特征在于該方法包括以下步驟： 1?超聲法制備納米CuW04 ? 2H20抗菌粉體（以下稱此CuW04 ? 2H20粉體為C1) 將Na2W04和Cu(N03)2分別配制成濃度為0. 2-1. Omol/L的溶液；然后將Na2W04溶 液緩慢倒入Cu (N03) 2的水溶液中，按摩爾比為1 : 1-2混合，共配置60-120ml混合溶液； 60-90°C超聲加熱反應30-60min，使該混合溶液充分反應混合。混合后混合液中有絮狀熒光 綠沉淀生成。混合溶液經離心分離，蒸餾水洗滌，然后在70-90°C °C烘干8-12h，可得到C1。
2. -種權利要求1所述方法制備的C1與熔鹽（如LiN03等）質量比為1 : 3-14的混 合，在研缽內加入適量無水乙醇研磨l_2h，使C1與作為反應介質的熔鹽充分混合均勻，混 合物裝入坩堝內，經80-100°C烘干3-5h后，放入電爐內在210-340°C進行煅燒后保溫2-6h， 冷卻后得到固化產物；用蒸餾水充分浸泡洗滌固化產物，然后通過離心分離、蒸餾水洗滌， 干燥，除去剩余的熔鹽，即可制得超聲-熔鹽法制備的納米CuW04抗菌粉體C2。
【文檔編號】B82Y30/00GK104445414SQ201410601596
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月2日 優先權日:2014年11月2日
【發明者】王黔平, 丁艷曉, 吳衛華, 李亞君, 曹健, 王瑞生 申請人:河北聯合大學