一种季鏻盐改性蒙脱土负载钴掺杂氧化锌量子点纳米复合抗菌剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种季鏻盐改性蒙脱土负载钴掺杂氧化锌量子点纳米复合抗菌剂及其制备方法，利用季鏻盐改性MMT巨大的比表面积和高吸收率，将细菌吸附至其表面，然后协同负载在蒙脱土表面及层间的钴(Co)掺杂氧化锌量子点(ZnO QDs)发挥高效抗菌作用，将细菌杀死，最终制备一种生物相容性好、抗菌活性高的新型纳米复合抗菌剂；本发明专利技术所制备的季鏻盐改性蒙脱土负载钴掺杂氧化锌量子点纳米复合抗菌剂具有安全环保、耐药性强等优点，对大肠杆菌的最小抑菌浓度可达1.8mg/mL。

A kind of cobalt doped ZnO quantum dot nanocomposite antibacterial agent supported on montmorillonite modified by quaternary phosphonium salt and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种季鏻盐改性蒙脱土负载钴掺杂氧化锌量子点纳米复合抗菌剂及其制备方法
本专利技术涉及一种高效抗菌剂，具体涉及一种季鏻盐改性蒙脱土负载钴掺杂氧化锌量子点纳米复合抗菌剂及其制备方法。
技术介绍
近年来，由于人们对工业高度发达的负面影响预料不够，预防不利，导致了全球性的三大危机：资源短缺、环境污染、生态破坏。与此同时，抗菌药物的使用不当导致各种致病细菌、真菌和病毒的出现，更有耐药菌的增加和超级耐药细菌的产生。各种抗菌剂的研发已经成为目前的研究热点，其中无机抗菌材料因价格低廉、安全性能高、无毒，能够高效持续杀菌而受到越来越多的关注。ZnO抗菌剂因具有无毒、安全可靠、且热稳定性和化学稳定性高等优点，迅速成为目前新型抗菌剂的研究热点。相关研究表明：纳米ZnO尺寸越小，抗菌性能越好，但是小尺寸的纳米ZnO本身比表面积大、易团聚，且其带隙较宽、生物相容性较差、电子-空穴易复合，不利于其发挥高效抗菌性能。蒙脱土(MMT)作为一种天然的载体，具有大的比表面积和高离子交换能力等优点，使其在改善环境方面有广泛应用。在MMT的2:1的层状结构中八面体氧化铝层位于两个硅氧四面体层之间且相互共用氧原子。此外，MMT中大量的可交换阳离子会被具有抗菌活性的阳离子置换，从而造成MMT层间表面产生负电荷，负电荷会吸引电子空穴对，促进电子空穴对的转移。但是，蒙脱土原土不具备优异的抗菌性能，而经有机改性剂改性后，有机阳离子取代MMT层间阳离子使其层间距增大，同时改善了MMT层的微环境，使MMT的内外表面由亲水性转化为疏水性，增强蒙脱土片层与被负载材料的亲和性，并增大了硅酸盐材料的比表面积、提高吸收率，进而吸附细菌能力，提高抗菌性能。因此，层状结构的改性蒙脱土是一种用于制备良好抗菌性能的优良基材。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术目的在于提出一种的季鏻盐改性蒙脱土负载钴掺杂氧化锌量子点纳米复合抗菌剂及其制备方法，操作简单，制备过程条件温和，制备的纳米复合抗菌剂生物相容性好、安全环保、抗菌效果优异。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案。一种季鏻盐改性蒙脱土负载钴掺杂氧化锌量子点纳米复合抗菌剂的制备方法，包括如下步骤：步骤一：按锌和钴摩尔比为1：0.007分别称取二水合乙酸锌和四水合乙酸钴分散于无水乙醇中，搅拌均匀后，按季鏻盐改性蒙脱土与二水合乙酸锌质量比为(0.03-0.07):1加入季鏻盐改性蒙脱土，60-90℃水浴加热反应0.5-2h，即得锌、钴、季鏻盐改性蒙脱土混合前驱体溶液；步骤二：将氢氧化锂加入乙醇溶液中磁力搅拌均匀，按二水合乙酸锌和氢氧化锂中Zn2+:OH-的摩尔比为1:1.4将所得碱溶液滴加到步骤一制备的锌、钴、季鏻盐改性蒙脱土混合前驱体溶液中，混合均匀后，磁力搅拌至反应结束；然后逐渐加入去离子水直到溶液变成乳白色，静置、清洗、离心，即得季鏻盐改性蒙脱土负载钴掺杂氧化锌量子点纳米复合抗菌剂。进一步，所述季鏻盐改性蒙脱土的制备过程如下：步骤1.1：称取适量钠基蒙脱土分散于去离子水中，80℃水浴加热搅拌30min得钠基蒙脱土分散液；按十六烷基三丁基溴化鏻与钠基蒙脱土质量比1:2取十六烷基三丁基溴化鏻分散于去离子水中，待其完全溶解后，加入钠基蒙脱土分散液中，在60-80℃水浴加热条件下搅拌2h后，静置1-2h待其冷却；步骤1.2：对冷却的溶液进行反复抽滤洗涤，直至无Br离子检测出，然后烘干、研磨成细小粉末，即得季鏻盐改性蒙脱土。进一步，所述滴加碱源时的温度为20-30℃。进一步，所述步骤二中离心处理，离心速率为8000rpm/min。进一步，所述步骤二中溶液加入去离子水直到溶液变成乳白色后室温下再磁力搅拌10min。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的季鏻盐改性蒙脱土负载钴掺杂氧化锌量子点纳米复合抗菌剂，以季鏻盐改性MMT为载体，四水合乙酸钴为掺杂剂，新型光电功能材料ZnO量子点为主要抗菌组分，利用季鏻盐改性MMT巨大的比表面积和高吸收率，将细菌吸附至其表面，然后协同负载在蒙脱土表面及层间的钴(Co)掺杂氧化锌量子点(ZnOQDs)发挥高效抗菌作用，将细菌杀死，最终制备一种生物相容性好、抗菌活性高的新型纳米复合抗菌剂。将具有高抗菌活性组分的钴(Co)掺杂氧化锌量子点(ZnOQDs)嵌入到MMT层间，一方面有效解决了钴(Co)掺杂氧化锌量子点易团聚的缺陷；另一方面，MMT晶格中的Al3+和Si4+离子容易和其它的低价阳离子发生同晶置换，如被具有抗菌活性的季鏻盐阳离子置换，从而使得蒙脱土片层带有负电荷，造成MMT层间表面产生负电荷，负电荷可以吸引电子空穴对，促进电子空穴对的转移。当有机阳离子取代MMT层间阳离子后，层间距增大，同时改善了MMT层的微环境，使MMT的内外表面由亲水性转化为疏水性，增强蒙脱土片层与被负载材料钴(Co)掺杂氧化锌量子点(ZnOQDs)的亲和性，同时增大了复合材料的比表面积、提高吸收率，进而吸附细菌，提高其抗菌性能。与传统抗菌相比，本专利技术所制备的纳米复合抗菌剂具有安全环保、耐药性强等优点，采用本专利技术所制备的季鏻盐改性蒙脱土负载钴掺杂氧化锌量子点纳米复合抗菌剂对大肠杆菌的最小抑菌浓度可达1.8mg/mL。附图说明图1为本专利技术所制备的季鏻盐改性蒙脱土负载钴掺杂氧化锌量子点纳米复合抗菌剂的SEM照片；图2a)为大肠杆菌空白样图；图2b)为本专利技术所制备的季鏻盐改性蒙脱土负载钴掺杂氧化锌量子点纳米复合抗菌剂对大肠杆菌的抗菌效果图；图3为本专利技术所制备的季鏻盐改性蒙脱土负载钴掺杂氧化锌量子点纳米复合抗菌剂对大肠杆菌的最小抑菌浓度测试图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细描述，但不作为对本专利技术的限定。实施例1：步骤一：称取5g钠基蒙脱土分散于100mL去离子水中，80℃水浴加热搅拌30min；将2.5g十六烷基三丁基溴化鏻分散于50mL去离子水中，待其完全溶解后，加入钠基蒙脱土分散液中，在60℃水浴加热条件下搅拌2h后，静置1h待其冷却，用真空抽滤装置对其进行反复抽滤洗涤，直至无Br离子检测出(用AgNO3检验)。60℃烘干24h后，研磨成细小粉末，即得季鏻盐改性蒙脱土；步骤二：分别称取5mmol二水合乙酸锌及0.035mmol的四水合乙酸钴分散于100mL无水乙醇中，搅拌均匀后，加入30mg的季鏻盐改性MMT，倒入三口烧瓶，80℃水浴加热反应1h，即得锌、钴、季鏻盐改性蒙脱土混合前驱体溶液；将7mmol氢氧化锂加入100mL乙醇溶液中，磁力搅拌30min后，将所得碱溶液滴加到前期所制备的锌、钴、季鏻盐改性蒙脱土混合前驱体溶液中，混合均匀后，磁力搅拌30min，反应结束后加入100mL去离子水直到溶液变成乳白色，室温下磁力搅拌10min，静置、清洗、离心，即得季鏻盐改性蒙脱土负载钴掺杂氧化锌量子点纳米复合抗菌剂。如图1所示，从图中可以看出，钴掺杂氧化锌量子点均匀分布在季鏻盐改性蒙脱土片层上，表明季鏻盐改性蒙脱土负载钴掺杂氧化锌量子点纳米复合抗菌剂的成功制备。图2a)和图2b)为本专利技术所制备的季鏻盐改性蒙脱土负载钴掺杂氧化锌量子点纳米复合抗菌剂对大肠杆菌的抗菌效果图；图3为本专利技术所制备的季鏻盐改性蒙脱土负载钴掺杂氧化锌量子点纳米复合抗菌剂对大肠杆菌的最小抑菌浓度测试图。从图中可以看出，季鏻盐改性蒙脱土负本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种季鏻盐改性蒙脱土负载钴掺杂氧化锌量子点纳米复合抗菌剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一：按锌和钴摩尔比为1：0.007分别称取二水合乙酸锌和四水合乙酸钴分散于无水乙醇中，搅拌均匀后，按季鏻盐改性蒙脱土与二水合乙酸锌质量比为(0.03‑0.07):1加入季鏻盐改性蒙脱土，60‑90℃水浴加热反应0.5‑2h，即得锌、钴、季鏻盐改性蒙脱土混合前驱体溶液；步骤二：将氢氧化锂加入乙醇溶液中磁力搅拌均匀，按二水合乙酸锌和氢氧化锂中Zn

【技术特征摘要】
1.一种季鏻盐改性蒙脱土负载钴掺杂氧化锌量子点纳米复合抗菌剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一：按锌和钴摩尔比为1：0.007分别称取二水合乙酸锌和四水合乙酸钴分散于无水乙醇中，搅拌均匀后，按季鏻盐改性蒙脱土与二水合乙酸锌质量比为(0.03-0.07):1加入季鏻盐改性蒙脱土，60-90℃水浴加热反应0.5-2h，即得锌、钴、季鏻盐改性蒙脱土混合前驱体溶液；步骤二：将氢氧化锂加入乙醇溶液中磁力搅拌均匀，按二水合乙酸锌和氢氧化锂中Zn2+:OH-的摩尔比为1:1.4将所得碱溶液滴加到步骤一制备的锌、钴、季鏻盐改性蒙脱土混合前驱体溶液中，混合均匀后，磁力搅拌至反应结束；然后逐渐加入去离子水直到溶液变成乳白色，静置、清洗、离心，即得季鏻盐改性蒙脱土负载钴掺杂氧化锌量子点纳米复合抗菌剂。2.如权利要求1所述的季鏻盐改性蒙脱土负载钴掺杂氧化锌量子点纳米复合抗菌剂的制备方法，其特征在于所述季鏻盐改性蒙脱土的制备过程如下：步骤1.1：称取适量钠基蒙脱土分散于去离子水中，80℃水浴加热搅...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊莉，王宇涵，刘辉，李军奇，何选盟，薛祯祯，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61