一种基于牡蛎壳或鸡蛋壳模板的复合氧化锌纳米材料、其制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种基于牡蛎壳或鸡蛋壳模板的复合氧化锌纳米材料、其制备方法及应用，属于纳米材料技术领域。该复合氧化锌纳米材料是以废弃的海蛎壳或鸡蛋壳作为模板，通过锌离子吸附，高温煅烧将纳米氧化锌粒子负载到海蛎壳或鸡蛋壳表面，从而制得。该纳米材料的制备包括以下步骤：牡蛎壳或鸡蛋壳预处理；制备载体牡蛎壳或鸡蛋壳；锌离子吸附；牡蛎壳或鸡蛋壳负载的复合氧化锌纳米材料的制备。该复合氧化锌纳米材料对大肠杆菌及金葡菌有良好的抗菌性能。其制备过程简单易行，材料来源丰富。

A Composite Zinc Oxide Nanomaterial Based on Oyster Shell or Eggshell Template, Its Preparation Method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种基于牡蛎壳或鸡蛋壳模板的复合氧化锌纳米材料、其制备方法及应用
本专利技术属于纳米材料
，具体涉及一种基于牡蛎壳或鸡蛋壳模板的复合氧化锌纳米材料、其制备方法及应用。
技术介绍
大肠杆菌和金黄色葡萄球菌是我们日常生活中最容易感染的细菌，严重影响了人类的健康。其中，大肠杆菌是人和许多动物肠道中最主要且数量最多的一种革兰氏阴性细菌；金黄色葡萄球菌是一种常见于皮肤表面及上呼吸道黏膜的革兰氏阳性细菌。如今，抗生素作为一种药物可以有效地抑制细菌的增长，然而由于抗生素的过度使用以及不恰当的处理，导致细菌进化出现了耐药性，而研制一款新的抗生药物需要很长的周期。纳米复合材料是公认的具有医学和生物学应用前景的一类材料，具有抗微生物活性效果的纳米复合材料越来越多地用于抗生素或添加剂的替代品中。本专利技术选用的绿色载体——牡蛎壳及鸡蛋壳通常不经过任何预处理就弃置在垃圾填埋场中，它是废弃的纯天然材料。近年来，牡蛎壳及鸡蛋壳作为附加值产品的应用已经进行了大量的研究，它们的化学组成基本相似，牡蛎壳的主要成分为95%的碳酸钙和少量的壳质素；蛋壳内碳酸钙含量丰富，并具有特有的孔隙结构。本专利技术中，我们利用牡蛎壳及鸡蛋壳废弃物作为生物模板，制备了基于牡蛎壳及鸡蛋壳模板的复合氧化锌纳米材料；该纳米复合材料对大肠杆菌及金黄色葡萄球菌菌具有很好的抑制作用，是一种有效的抗菌剂。该纳米材料的制备方法具有材料来源丰富、制备简单、绿色环保等优点。
技术实现思路
本专利技术针对常见细菌的耐药性不断增强，而研发新的抗生药物需要很长的周期且工艺成本高，操作繁杂，效率低等问题，提供了一种具有良好抗菌效果的基于牡蛎壳及鸡蛋壳模板的复合氧化锌纳米材料、其制备方法及应用。本专利技术的复合纳米材料变废为宝，以牡蛎壳及鸡蛋壳废弃物为原料；采用牡蛎壳及鸡蛋壳与相应金属离子溶液混合后煅烧，利用简单的离子结合并氧化的方法制备而成。该复合氧化锌纳米材料对大肠杆菌及金黄色葡萄球菌菌具有很好的抑制作用，是一种有效的抗菌剂。其制备过程简单易行，原料来源丰富，绿色环保。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于牡蛎壳及鸡蛋壳模板的复合氧化锌纳米材料是以牡蛎壳及鸡蛋壳为载体，吸附锌离子，然后再高温氧化生成氧化锌纳米颗粒所得。一种基于牡蛎壳或鸡蛋壳模板的氧化锌纳米材料的制备方法，具体包括以下步骤：（1）牡蛎壳或鸡蛋壳预处理：收集废弃牡蛎壳或鸡蛋壳，将牡蛎壳或鸡蛋壳用去离子水反复洗涤，在室温条件下清水浸泡1～3个小时，自然晾干，备用；（2）载体牡蛎壳或鸡蛋壳的制备：将步骤（1）中处理的牡蛎壳或鸡蛋壳用粉碎机打碎，过筛，取一定量过筛的牡蛎壳或鸡蛋壳粉末浸泡在NaOH溶液中处理10～30min，然后用去离子水洗涤3～5遍后，烘干，得载体牡蛎壳或鸡蛋壳；（3）锌离子吸附：将步骤（2）所得载体牡蛎壳或鸡蛋壳，浸入硝酸锌(Zn(NO3)2·6H2O)溶液，室温下磁力搅拌6-24h，将锌离子吸附至牡蛎壳或鸡蛋壳载体上；（4）锌离子氧化生成氧化锌纳米颗粒：将上述步骤（3）中的反应液抽真空取上部固体粉末，烘干后装入坩埚，放入马弗炉高温煅烧将锌离子氧化生成氧化锌纳米颗粒，即得基于牡蛎壳或鸡蛋壳模板的氧化锌纳米材料。上述步骤（2）所述牡蛎壳或鸡蛋壳粉末的用量为5g，所述所述NaOH溶液的体积百分比浓度为10%，体积为20ml。上述步骤（3）中载体牡蛎壳或鸡蛋壳的用量为2g，硝酸锌(Zn(NO3)2·6H2O)溶液的浓度为10mM～50mM，硝酸锌(Zn(NO3)2·6H2O)溶液的体积为10～50ml。上述步骤（4）中的煅烧温度为600℃，反应时间为4h，马弗炉中升温、降温速率为5℃/min。本专利技术基于牡蛎壳或鸡蛋壳模板的复合氧化锌纳米材料应用于微生物抗菌方面，对大肠杆菌及金黄色葡萄球菌有良好的抗菌性能。本专利技术的有益效果在于：（1）本专利技术的复合氧化锌纳米材料，所用的载体为废弃的牡蛎壳或鸡蛋壳，原料来源广，非但不产生任何污染，还可实现生物废弃物的回收再利用；（2）本专利技术中合成纳米粒子的方法步骤简单，合成速度更快，成本效益高。所产生的纳米颗粒稳定。（3）本专利技术的基于牡蛎壳或鸡蛋壳模板的复合氧化锌纳米材料对大肠杆菌及金黄色葡萄球菌有良好的抗菌性能，一定程度上解决了医学和生物学上细菌耐药的问题，具有很好的应用前景。附图说明图1为本专利技术中复合氧化锌纳米材料的X射线衍射（XRD）谱图。图2为本专利技术中复合氧化锌纳米材料的扫描电镜图；（b）为（a）的局部高清扫描图像，（c）为（b）的局部高清扫描图像。图3为本专利技术中复合氧化锌纳米材料的对大肠杆菌及金黄色葡萄球菌抑菌作用图；(a)ZnO对金黄色葡萄球菌抑菌效果的探究,(b)ZnO对大肠杆菌抑菌效果的探究。具体实施方式为了进一步解释本专利技术的技术方案，以下通过具体实施方式结合附图对本专利技术的技术方案进行进一步的说明和描述。实施例1一种基于基于牡蛎壳模板的复合氧化锌纳米材料、其制备方法，具体包括以下步骤：（1）牡蛎壳预处理：收集废弃牡蛎壳，将牡蛎壳用去离子水反复洗涤，在室温条件下清水浸泡2个小时，自然晾干，备用。（2）载体牡蛎壳的制备：将步骤（1）中处理的牡蛎壳用粉碎机打碎，过筛，取5g过筛的牡蛎壳粉末浸泡在体积百分比浓度为10%的NaOH溶液中处理20min，然后用去离子水洗涤3遍后，烘干，得载体牡蛎壳。（3）锌离子吸附：取步骤（2）所得载体牡蛎壳2g，浸入20ml0.5M硝酸锌(Zn(NO3)2·6H2O)溶液，室温下磁力搅拌24h，将锌离子吸附至牡蛎壳载体上；（4）锌离子氧化生成氧化锌纳米颗粒：将上述步骤（3）中的反应液抽真空取上部固体粉末，于60℃烘箱30min烘干后装入坩埚，放入马弗炉，600℃高温煅烧4h，升降温速率均为5℃/min。将锌离子氧化生成氧化锌纳米颗粒，即得基于牡蛎壳模板的氧化锌纳米材料。实施例2一种基于基于鸡蛋壳模板的复合氧化锌纳米材料、其制备方法，具体包括以下步骤：（1）鸡蛋壳预处理：收集废弃鸡蛋壳，将鸡蛋壳用去离子水反复洗涤，在室温条件下清水浸泡2个小时，自然晾干，备用。（2）载体鸡蛋壳的制备：将步骤（1）中处理的鸡蛋壳用粉碎机打碎，过筛，取5g过筛的鸡蛋壳粉末浸泡在体积百分比浓度为10%的NaOH溶液中处理20min，然后用去离子水洗涤3遍后，烘干，得载体鸡蛋壳。（3）锌离子吸附：取步骤（2）所得载体鸡蛋壳2g，浸入20ml0.5M硝酸锌(Zn(NO3)2·6H2O)溶液，室温下磁力搅拌24h，将锌离子吸附至鸡蛋壳载体上；（4）锌离子氧化生成氧化锌纳米颗粒：将上述步骤（3）中的反应液抽真空取上部固体粉末，于60℃烘箱30min烘干后装入坩埚，放入马弗炉，600℃高温煅烧4h，升降温速率均为5℃/min。将锌离子氧化生成氧化锌纳米颗粒，即得基于鸡蛋壳模板的氧化锌纳米材料。实施例3一种基于牡蛎壳模板的氧化锌纳米材料的性能检测。实施例1制备的基于牡蛎壳模板的氧化锌纳米材料的X射线衍射（XRD）谱图如图1所示。图中显示的是ZnO的六方矿结构。从图中看出，氧化锌纳米材料很好的负载在牡蛎壳表面上。图2中的a图显示的是纯牡蛎壳的电子扫描电镜图，从图中看出，纯牡蛎壳表面较光滑；图2中的b图是基于牡蛎壳模板的氧化锌纳米材料的电子扫描电镜图，结果表明，牡蛎壳表面变得粗本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于牡蛎壳或鸡蛋壳模板的复合氧化锌纳米材料，其特征在于：所述复合氧化锌纳米材料由牡蛎壳或鸡蛋壳作为载体，通过锌离子吸附将氧化锌纳米粒子负载到牡蛎壳或鸡蛋壳表面制备所得。

【技术特征摘要】
1.一种基于牡蛎壳或鸡蛋壳模板的复合氧化锌纳米材料，其特征在于：所述复合氧化锌纳米材料由牡蛎壳或鸡蛋壳作为载体，通过锌离子吸附将氧化锌纳米粒子负载到牡蛎壳或鸡蛋壳表面制备所得。2.一种制备权利要求1所述的一种基于牡蛎壳或鸡蛋壳为模板的复合氧化锌纳米材料的方法，其特征在于：包括如下步骤：（1）牡蛎壳或鸡蛋壳预处理：收集废弃牡蛎壳或鸡蛋壳，将牡蛎壳或鸡蛋壳用去离子水反复洗涤，在室温条件下清水浸泡1～3个小时，自然晾干，备用；（2）载体牡蛎壳或鸡蛋壳的制备：将步骤（1）中处理的牡蛎壳或鸡蛋壳用粉碎机打碎，过筛，取一定量过筛的牡蛎壳或鸡蛋壳粉末浸泡在NaOH溶液中处理10～30min，然后用去离子水洗涤3～5遍后，烘干，得载体牡蛎壳或鸡蛋壳；（3）锌离子吸附：将步骤（2）所得载体牡蛎壳或鸡蛋壳，浸入硝酸锌(Zn(NO3)2·6H2O)溶液，室温下磁力搅拌6-24h，将锌离子吸附至牡蛎壳或鸡蛋壳载体上；（4）锌离子氧化生成氧化锌纳米颗粒：将上述步骤（3）中的反应液抽真空取上...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨大鹏，施伟章，常琳，卢友光，黄晓宇，
申请(专利权)人：泉州师范学院，泉州市旭丰粉体原料有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35