水熱法合成小粒徑A型分子篩及其在抗菌材料中的應用.pdf

1、A型分子篩具有豐富的孔道結構、高比表面積和較高的離子交換容量，除了三大傳統(tǒng)應用領域外，近年來在膜分離、主客體材料組裝、抗菌材料載體等方面的應用越來越受到人們的關注。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，較強的吸附性能，晶內(nèi)擴散阻力小，有利于反應物或產(chǎn)物分子快速進出，提高反應活性。采用分子篩作為載體，將銀離子負載于孔道內(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），增強抗菌能力，使載銀分子篩抗菌材料具有更廣闊的應用前景。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用研究進展的基礎上，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行有益的探索。主要研究結果如下：
　　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，通過水熱合成法制備小粒徑 A型分子篩。采用 X射線衍射（XRD）、掃描電鏡（SEM）、紅外（FT-IR）等分析手段表征合成樣品的物相、結晶度、形貌和粒徑大小及分布。詳細考察了不同反應體系堿度、陳化條件、晶化條件對分子篩產(chǎn)物的影響，并探討了分子篩生長機理。
　　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℃，陳化時間24h，晶化溫度100℃，晶化時間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℃，陳化時間24h，晶化溫度100℃，晶化時間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℃，陳化時間20h，晶化溫度100℃，晶化時間4h。
　　4．通過分析發(fā)現(xiàn)，以水玻璃為硅源時，合成出的A型分子篩晶體結晶度高、晶型完整、粒徑分布均勻。而以硅溶膠為硅源時，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，分子篩晶體的粒徑略大，約為600nm。這是因為水玻璃既提供了合成分子篩的硅源，又提供了 Na+和OH-，而Na+在分子篩的合成中有結

6、構導向作用。所研究三種體系制備的A分子篩生長過程均屬于液相轉變機理。
　　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。通過原子吸收法測定載銀分子篩的載銀量，采用濁度法評價載銀分子篩的抗菌性能。研究了 AgNO3用量、反應溫度和反應時間對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，載銀量線性增長，大于1∶2時，載銀量增長緩慢；反應溫度在350℃時，載銀量達到最大值；反應時間為4h時，載銀量達到飽和。最佳條件下的載銀量為3.8％，高于理論計算值（全部負載為3.4%）。
　　2．制備載銀分子篩的最佳條件為 n(NH4A)：n(AgNO3)=1∶2，反應溫度為350℃，反應時間為4h。最佳條件下制備的載銀分子篩對大腸桿菌的MIC值為21ppm，抗菌能力優(yōu)于文獻報導結果（31.3~500ppm