氧化钇-秸秆纤维素复合纳米抑菌材料制造技术

本发明专利技术涉及一种氧化钇‑秸秆纤维素复合纳米抑菌材料。包括如下步骤：将提取的秸秆纤维素均匀分散到氧化钇合成体系中，高压反应釜中反应，离心分离沉淀物并烘干过夜，得到氧化钇‑秸秆纤维素复合物。将纳米材料经无水乙醇灭菌后，离心再去除上清，再加入水充分混和均匀。将浓度不等的氧化钇‑秸秆纤维素复合物材料加入到一定浓度的大肠杆菌和葡萄球菌的试管内，分别置于光及黑暗下振荡培养一定时间；然后利用平板计数法分析纳米材料对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌的抑制效率。该氧化钇‑秸秆纤维素复合材料对革兰氏阴性和阳性菌具有良好的抑制效果，尤其对革兰氏阴性菌抑制效率非常高，且对环境友好不会引发细菌的耐药性等问题。

Yttrium oxide cellulose composite nano antibacterial material

The invention relates to a yttria cellulose composite nano antibacterial material. Includes the following steps: extracting the straw cellulose uniformly dispersed into yttrium oxide synthesis system, reaction autoclave, centrifugal separation and drying the precipitate overnight, to obtain the composite yttrium oxide cellulose material. After the nanometer material is sterilized by anhydrous ethanol, the supernatant is removed by centrifugation, and then the water is added and mixed evenly. The yttrium oxide cellulose composite material of different concentrations added to a certain concentration of Escherichia coli and Staphylococcus aureus in vitro, were placed in the light and dark culture for a certain time and oscillation; analysis of nano materials on Gram negative bacteria and the inhibition efficiency of gram positive bacteria by plate count method. The yttria straw cellulose composite material has good inhibitory effect on Gram negative and gram positive bacteria, especially against gram negative bacteria inhibition efficiency is very high, and the problem of bacterial resistance and not friendly to the environment.

【技术实现步骤摘要】
氧化钇-秸秆纤维素复合纳米抑菌材料
本专利技术属于抑菌材料的制备
，具体涉及一种氧化钇-秸秆纤维素复合纳米抑菌材料。
技术介绍
细菌广泛存在于人类生存环境中。抗生素不仅能杀死细菌而且对致病微生物有着良好的抑制和杀灭作用，因此被广泛使用。而抗生素的滥用导致细菌耐药性的问题日趋严重，威胁到人类的健康和环境的发展。寻找抗生素替代品成为目前急需解决的问题之一。研究表明，抗菌剂能有效控制由病原菌引起的感染性疾病。而一些纳米材料具有很好的杀菌抑菌性能，不仅可以避免导致细菌的耐药性，而且成本低廉。因此，采用纳米材料作为抗菌剂具有很好的应用前景。目前，人们对于纳米抗菌材料的研发已经取得了很大的成就，但是仍需不断开发更高效、更低廉的抗菌剂。非抗生素类抗菌剂替代抗生素，能够极大地减少抗生素对环境和人类的危害。如今，光增强型抗菌剂由于具有高效的光催化抗菌性能和对环境无二次污染的优点而引起了研究者们的广泛关注。秸秆是常见的农业废弃物，已经有很多文献证实它能作为模板材料使用；且秸秆经过合适地提炼后能分离出纤维素。这能有效提高模板材料的比表面积。氧化钇作为一种稀土氧化物，目前已成为光催化领域的研究热点。
技术实现思路
为克服现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种抗菌剂，该抗菌剂具有优良的抗菌性能以及光增强抗菌性能。实现本专利技术目的的技术解决方案是：一种氧化钇-秸秆纤维素复合纳米抑菌材料，该抑菌材料是由氧化钇和秸秆纤维素复合而成，其中，钇：秸秆纤维素的质量比为（3.6~72）:1。所述的抑菌材料，由如下步骤制备：⑴将硝酸钇、聚乙烯吡咯烷酮以及秸秆纤维素置于水和乙醇的混合溶液中搅拌均匀，于150~200℃下水热反应10~20小时；⑵对步骤（1）反应产物进行离心分离、乙醇清洗、水洗后于60~80℃干燥，得到所述的抑菌材料。在上述制备步骤中，硝酸钇与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为（2~6.25）：1。在上述制备步骤中，水和乙醇的混合溶液中水和乙醇的体积比为（0.14~0.33）：1。本专利技术还提供了氧化钇-秸秆纤维素复合纳米抑菌材料在抑制革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌上的应用。所述的应用中，革兰氏阴性菌为大肠杆菌，革兰氏阳性菌为葡萄球菌。相对于现有技术，本专利技术取得了以下有益效果：①在氧化钇合成体系中加入秸秆是为了调控氧化钇的结构，促使氧化钇复合物具有更大的比表面积和更好的分散性能，秸秆与氧化钇的协同作用，有效降低氧化钇的带隙宽度，从而确保所得复合物具有更好的抗菌性能以及光增强抗菌性能。②在制备过程中采用乙醇清洗去除未反应的聚乙烯吡咯烷酮，再用去离子水清洗去除未反应的无机离子，可以获得纯净的氧化钇-秸秆纤维素复合物纳米材料。③本专利技术制得的氧化钇-秸秆纤维素复合材料中钇：秸秆的质量比大约为（3.6~72）:1，具有优异的抗菌性能以及光增强抗菌性能，且成本较低，用于细菌污染废水具有很高的去除率，具有较高的潜在工业应用价值。对于初始细菌浓度为0.5~1.0×107CFU/mL的水，按照60mg/L氧化钇-秸秆纤维素，光照照射30分钟（大肠）或60分钟（葡萄球菌）后，细菌去除率可达90%以上。附图说明图1为本专利技术实施例1的氧化钇-秸秆纤维素复合物的电镜图。图2是本专利技术中氧化钇-秸秆纤维素在不同工作浓度下黑暗及光处理后对大肠杆菌的抑菌率。图3是本专利技术中氧化钇-秸秆纤维素在不同工作浓度下黑暗及光处理后对葡萄球菌的抑菌率。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明，附图仅提供参考与说明用，非用以限制本专利技术。本专利技术所述的氧化钇-秸秆纤维素复合纳米抑菌材料的制备和应用步骤如下：⑴称取5~10g秸秆泥浆，用1L含0.12~0.16TEMPO、0.8~1gNaBr的水溶液悬浮；⑵利用0.1mol/L的HCl将5wt%NaClO溶液PH调至10；⑶按1.3~5mmolNaClO:1g秸秆泥浆的比例，将步骤⑵的产物加入到步骤⑴的产物中，剧烈搅拌2小时，期间用0.3~1mol/L的NaOH调节溶液PH使其保持PH=10；⑷搅拌结束后，再用去离子水充分洗涤，然后过滤，搅拌结束后，再用去离子水充分洗涤，然后过滤，再将其置于60~80℃烘箱中烘干8~16小时，从而得到秸秆纤维素；⑸称取1.0~2.5g六水合硝酸钇，0.4~0.5g聚乙烯吡咯烷酮以及3~100mg步骤⑷产物加入到含有14mL水及66mL乙醇的体系中并搅拌均匀，然后将溶液转移至高压反应釜中，在180℃下反应10~20小时；⑹对步骤⑸反应产物进行离心分离去除水分后，离心转速为2000~6000转/分，先用乙醇清洗3~6次去除未反应的聚乙烯吡咯烷酮，再用去离子水清洗3~6次去除未反应的无机离子，将清洗后的反应产物置于烘箱中在60~80℃下烘干过夜，从而得到氧化钇-秸秆纤维素复合抑菌材料；⑺取步骤⑹的产物2~40mg于1.5mL试管中，加入1~1.5毫升无水乙醇消毒5~20分钟，然后离心去除酒精，加入0.5~1.5毫升灭菌水充分悬浮；⑻称取20~50g胰蛋白胨大豆肉汤培养基搅拌溶于0.5~2.0L水中，即得到胰蛋白胨大豆肉汤，将胰蛋白胨大豆肉汤其均分成两份。在其中一份胰蛋白胨大豆肉汤中加入5~10g琼脂粉，即胰蛋白胨大豆琼脂培养基，然后将他们于120~125℃下载高压灭菌锅中灭菌10~30分钟。将灭菌的胰蛋白胨大豆琼脂培养基制成平板以备用。⑼取-80℃下保存的大肠杆菌（革兰氏阴性菌）及葡萄球菌（革兰氏阳性菌），分别在胰蛋白胨大豆琼脂培养基平板上划板，于32~38℃下倒置活化培养过夜。然后挑取单克隆于含3~6mL胰蛋白胨大豆肉汤培养基的试管中，在摇床上于32~38℃下培养过夜，取0.5~1.5ml菌在150~220转/分下离心去除培养基，再用含5~15g氯化钠的灭菌水将菌稀释至0.5~1.0×107CFU/mL，即得大肠杆菌及葡萄球菌的试验用菌；⑽取不同量步骤取不同量步骤⑺产物加入到2~8mL步骤⑼的产物中，从而将步骤⑺产物配制成10~100mg/L的工作浓度。随后将这些溶液分置于黑暗和光照下处理0.5~2小时，处理时的温度为32~38℃，转速不低于150~220转/分，光的功率为300~500瓦；⑾将步骤⑽的产物稀释为10-1~10-4，再各取50~200ul均匀涂在胰蛋白胨大豆琼脂培养基平板上，倒置于32~38℃下培养过夜并计数。⑿计算细菌去除率或抑菌率=(C0−C1)/C0×100%（C0菌液中不加材料处理后的CFU，C1菌液中加入材料处理后的CFU）。实施例1本专利技术的一种新型的氧化钇-秸秆纤维素复合纳米抑菌材料的制备与应用，依次包括如下步骤：⑴称取10g秸秆泥浆，用1L含0.16TEMPO、1gNaBr的水溶液悬浮；⑵利用0.1mol/L的HCl将5wt%NaClO溶液PH调至10；⑶按2.5mmolNaClO:1g秸秆泥浆的比例，将步骤⑵的产物加入到步骤⑴的产物中，剧烈搅拌2小时，期间用0.5mol/L的NaOH调节溶液PH使其保持PH=10；⑷搅拌结束后，再用去离子水充分洗涤，然后过滤，搅拌结束后，再用去离子水充分洗涤，然后过滤，再将其置于烘箱中烘干，从而得到秸秆纤维素；⑸称取1.552g六水合硝酸钇，0.5g聚乙烯吡咯烷酮以及10mg步骤⑷产物加入到含有14mL水及66mL乙醇的体系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化钇‑秸秆纤维素复合纳米抑菌材料，其特征在于，该抑菌材料是由氧化钇和秸秆纤维素复合而成，其中，钇：秸秆纤维素的质量比为（3.6~72）:1。

【技术特征摘要】
1.一种氧化钇-秸秆纤维素复合纳米抑菌材料，其特征在于，该抑菌材料是由氧化钇和秸秆纤维素复合而成，其中，钇：秸秆纤维素的质量比为（3.6~72）:1。2.如权利要求1所述的抑菌材料，其特征在于，由如下步骤制备：将硝酸钇、聚乙烯吡咯烷酮以及秸秆纤维素置于水和乙醇的混合溶液中搅拌均匀，于150~200℃下水热反应10~20小时；对步骤（1）反应产物进行离心分离、乙醇清洗、水洗后于60~80℃干燥，得到所述的抑菌材料。3.如权利要求2所述的抑...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏归，周芝峰，温芳芳，谈晶，张娅，张子岚，胡春，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32