水熱法合成小粒徑A型分子篩及其在抗菌材料中的應(yīng)用.pdf

1、A型分子篩具有豐富的孔道結(jié)構(gòu)、高比表面積和較高的離子交換容量，除了三大傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域外，近年來(lái)在膜分離、主客體材料組裝、抗菌材料載體等方面的應(yīng)用越來(lái)越受到人們的關(guān)注。小粒徑A型分子篩與常規(guī)分子篩相比，晶粒小、孔道短，具有更多的活性中心，較大的孔容積和孔隙率，較強(qiáng)的吸附性能，晶內(nèi)擴(kuò)散阻力小，有利于反應(yīng)物或產(chǎn)物分子快速進(jìn)出，提高反應(yīng)活性。采用分子篩作為載體，將銀離子負(fù)載于孔道內(nèi)制備抗菌材料，在安全性、抗菌持久性方面優(yōu)于傳統(tǒng)抗菌材料。以小粒徑A

2、型分子篩作為銀離子載體制備抗菌材料能夠提高載銀量，降低最低抑菌濃度（MIC），增強(qiáng)抗菌能力，使載銀分子篩抗菌材料具有更廣闊的應(yīng)用前景。本文在綜合分析小粒徑A型分子篩和載銀分子篩抗菌材料的制備和應(yīng)用研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，選用不同硅源水熱合成小粒徑A型分子篩，并將其作為載體制備載銀分子篩抗菌材料，研究其抗菌性能，期望在小粒徑A型分子篩用于制備高效抗菌材料方面進(jìn)行有益的探索。主要研究結(jié)果如下：
　　一、分別以水玻璃、硅溶膠、固體硅膠為硅源，

3、偏鋁酸鈉為鋁源，通過(guò)水熱合成法制備小粒徑 A型分子篩。采用 X射線(xiàn)衍射（XRD）、掃描電鏡（SEM）、紅外（FT-IR）等分析手段表征合成樣品的物相、結(jié)晶度、形貌和粒徑大小及分布。詳細(xì)考察了不同反應(yīng)體系堿度、陳化條件、晶化條件對(duì)分子篩產(chǎn)物的影響，并探討了分子篩生長(zhǎng)機(jī)理。
　　1．在水玻璃為硅源的合成體系中，合成的A型分子篩晶型完整、粒度分布均勻、平均粒徑約為500nm。其最佳合成參數(shù)為：堿度 n(H2O)/n(Na2O)=30，陳

4、化溫度30℃，陳化時(shí)間24h，晶化溫度100℃，晶化時(shí)間1h。
　　2．在硅溶膠為硅源的合成體系中，合成的A型分子篩粒徑分布范圍較寬，為300~500nm。其最佳合成參數(shù)為：堿度 n(H2O)/n(Na2O)=30，陳化溫度30℃，陳化時(shí)間24h，晶化溫度100℃，晶化時(shí)間1h。
　　3．在固體硅膠為硅源的合成體系中，在低堿度下生成晶型完整、粒度分布均勻、粒度約為600nm的A型分子篩，較高堿度下則得到方鈉石晶體。最佳的合成

5、參數(shù)為：堿度 n(H2O)/n(Na2O)=30，陳化溫度20℃，陳化時(shí)間20h，晶化溫度100℃，晶化時(shí)間4h。
　　4．通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，以水玻璃為硅源時(shí)，合成出的A型分子篩晶體結(jié)晶度高、晶型完整、粒徑分布均勻。而以硅溶膠為硅源時(shí)，生成的分子篩晶體表面缺陷較多，且粒徑分布范圍較寬；以固體硅膠為硅源時(shí)，分子篩晶體的粒徑略大，約為600nm。這是因?yàn)樗ＡЪ忍峁┝撕铣煞肿雍Y的硅源，又提供了 Na+和OH-，而Na+在分子篩的合成中有結(jié)

6、構(gòu)導(dǎo)向作用。所研究三種體系制備的A分子篩生長(zhǎng)過(guò)程均屬于液相轉(zhuǎn)變機(jī)理。
　　二、以水玻璃為硅源制備的粒徑約為500nm的A型分子篩為載體，利用溶液離子交換法制備 NH4A型分子篩，固相離子交換法制備載銀分子篩。通過(guò)原子吸收法測(cè)定載銀分子篩的載銀量，采用濁度法評(píng)價(jià)載銀分子篩的抗菌性能。研究了 AgNO3用量、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間對(duì)載銀分子篩載銀量和抗菌性能的影響。
　　1．載銀量隨AgNO3用量增加而增大，n(NH4A)∶n(Ag

7、NO3)小于1∶2時(shí)，載銀量線(xiàn)性增長(zhǎng)，大于1∶2時(shí)，載銀量增長(zhǎng)緩慢；反應(yīng)溫度在350℃時(shí)，載銀量達(dá)到最大值；反應(yīng)時(shí)間為4h時(shí)，載銀量達(dá)到飽和。最佳條件下的載銀量為3.8％，高于理論計(jì)算值（全部負(fù)載為3.4%）。
　　2．制備載銀分子篩的最佳條件為 n(NH4A)：n(AgNO3)=1∶2，反應(yīng)溫度為350℃，反應(yīng)時(shí)間為4h。最佳條件下制備的載銀分子篩對(duì)大腸桿菌的MIC值為21ppm，抗菌能力優(yōu)于文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)結(jié)果（31.3~500ppm