一种Cl修饰GQD/ZnO/酸化凹凸棒石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Cl修饰GQD/ZnO/酸化凹凸棒石纳米复合抗菌剂及其制备方法，以ATP为载体，HCl为修饰剂，Cl修饰GQD和新型光电功能材料ZnO量子点为主要抗菌组分，通过对GQD进行修饰增加其缺陷位点，并与ZnO进行复合，有效抑制ZnO表面光生

【技术实现步骤摘要】
一种Cl修饰GQD/ZnO/酸化凹凸棒石纳米复合抗菌剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种安全环保高效抗菌剂，具体涉及一种Cl修饰GQD/ZnO/酸化凹凸棒石纳米复合抗菌剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，各种致病菌的迅速繁殖导致物质变质和人体感染生病，严重影响正常生活及健康安全，因此人们开始大量使用抗生素，由此而产生的“超级细菌”问题，严重地危害人类健康。因此，绿色环保、生态友好的新型高效抗菌材料的研发迫在眉睫。纳米ZnO因具有安全无毒、热稳定性和化学稳定性高等特点，被广泛研究。相关研究表明：纳米ZnO抗菌作用随着尺寸的减小而提高。但是，作为一种光催化型抗菌剂，ZnO本身存在禁带宽度大，光生电子-空穴对易复合等缺点，严重地制约了其应用范围。新型碳量子点材料因具有生物毒性低，水溶性好和导电性好等优点而备受青睐。相关研究表明：带有缺陷或杂原子位点的碳纳米材料可以在光照下通过表面反应产生活性氧，其反应活性通常取决于缺陷或杂原子位点。石墨烯量子点作为一种新型量子点材料，表面存在含氧官能团，利用反应可以进行表面官能团修饰以获得不同性能。氯原子掺杂是一种修饰缺陷能级和调节理化性能的有效方法，可导致GQD相应的电子密度和电荷转移能力改变，并且氯原子具有比碳原子大的原子半径和高的电负性。制备的Cl-GQD具有更好的荧光和光催化特性，同时具有生物相容性。因此，将Cl-GQD和ZnO复合可实现有效界面电荷转移，抑制电子空穴对复合，从而加速活性氧的生成，提高复合材料的抗菌性能。但是，小尺寸的量子点本身比表面积大、容易团聚，严重影响了其抗菌性能。
[0003]凹凸棒石（ATP）是一种天然的多孔材料载体，具有独特的层链状晶体结构，其晶体表现出细小的棒状和纤维状，但天然凹凸棒石对抗菌材料的吸附容量较低，因此需要对其进行活化改性以提高吸附性能。适当浓度的酸活化处理可以起到疏通凹凸棒石内部孔道，去除其中碳酸盐等杂质以及增加比表面积和孔体积的作用。此外，酸化凹凸棒石比天然凹凸棒石带更多负电荷。因此，酸化凹凸棒石成为了理想的抗菌材料载体。
[0004]本专利技术即是基于以上研究背景。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的在于提出一种Cl修饰GQD/ZnO/酸化凹凸棒石纳米复合抗菌剂及其制备方法，本专利技术具有操作简单，制备过程条件温和，制备的纳米复合抗菌剂安全环保 、抗菌效果优异等优点。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案。
[0007]一种Cl修饰GQD/ZnO/酸化凹凸棒石纳米复合抗菌剂的制备方法，包括如下步骤：步骤一：称取4-8g凹凸棒石放入盐酸溶液中，经过水浴加热后，产物用蒸馏水洗涤3次，每次静置去除上层清夜，以将凹凸棒石溶液水洗至中性，最后离心，取固体沉淀物烘干得酸
化凹凸棒石。
[0008]步骤二：将2-5g柠檬酸CA在200℃加热变为暗橙色后，加入NaOH水溶液调节PH至中性，得到GQDs水溶液，取110-140mg GQD于50ml HCl中，60-80℃水浴加热2h，即得氯修饰石墨烯量子点。
[0009]步骤三：分别称取二水合乙酸锌和氯修饰石墨烯量子点（质量比为1：（0.01-0.06））分散于无水乙醇中，搅拌均匀后，加入前期制备的酸化凹凸棒石（酸化凹凸棒石与二水合乙酸锌质量比为（（0. 4-0.6）:1），60-80℃水浴加热反应1.5-3 h，接着逐滴滴加氢氧化钾的乙醇溶液(二水合乙酸锌和氢氧化钾的摩尔比为1:1.4 )搅拌混合均匀后，80-100℃油浴加热反应2-5h结束；反应结束后加入去离子水，静置、清洗、离心，即得Cl修饰GQD/ZnO/酸化凹凸棒石纳米复合抗菌剂。
[0010]进一步，所述步骤一中盐酸浓度为5-8mol/L。
[0011]进一步，所述步骤一中水浴温度为50-70℃，反应时间为10-25h。
[0012]进一步，所述步骤二中水浴温度为60-80℃，反应时间为2h。
[0013]进一步，所述步骤三中油浴温度为80-100℃，反应时间为2-5h。
[0014]本专利技术具有以下有益效果：本专利技术制备的Cl修饰GQD/ZnO/酸化凹凸棒石纳米复合抗菌剂，以ATP为载体，HCl为修饰剂，Cl修饰 GQD和新型光电功能材料ZnO量子点为主要抗菌组分，通过对GQD进行修饰增加其缺陷位点，并与ZnO进行复合，有效抑制ZnO表面光生-电子的复合，促进活性氧的产生；最后，将Cl修饰GQD/ZnO量子点负载到酸化凹凸棒石表面，利用ATP巨大的比表面积和高吸收率，将细菌吸附至其表面，然后利用协同负载在酸化凹凸棒石表面及孔道间的Cl修饰GQD/ZnO量子点（GQD-Cl/ZnO）发挥高效抗菌作用，制备一种安全环保、抗菌活性高的新型纳米复合抗菌剂。
[0015]将具有高抗菌活性组分Cl修饰GQD和新型光电功能材料ZnO量子点（GQD-Cl/ZnO）嵌入到ATP孔道和表面，不但可以有效解决量子点容易团聚的缺点，而且，凹凸棒石晶格中的Si
4+ 离子非常容易和其它的低价阳离子发生同晶置换，从而吸附并杀死细菌。该制备方法具有安全环保、高效等优点。
附图说明
[0016]图1为本专利技术实施例1所制备的Cl修饰GQD/ZnO/酸化凹凸棒石纳米复合抗菌剂的TEM照片；图 2为本专利技术实施例1所制备的Cl修饰GQD/ZnO/酸化凹凸棒石纳米复合抗菌剂的抗菌效果图。
具体实施方式
[0017]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。
[0018]实施例1称取4g凹凸棒石放入5mol/L盐酸溶液中，经过70℃水浴加热10h后，产物用蒸馏水洗涤3次，每次静置去除上层清夜，以将凹凸棒石溶液水洗至中性。最后离心，取固体沉淀物烘干得酸化凹凸棒石。
min，静置、清洗、离心，即得Cl修饰GQD/ZnO/酸化凹凸棒石纳米复合抗菌剂。
[0029]实施例4：称取8g凹凸棒石放入6mol/L盐酸溶液中，经过65℃水浴加热15h后，产物用蒸馏水洗涤3次，每次静置去除上层清夜，以将凹凸棒石溶液水洗至中性。最后离心，取固体沉淀物烘干得酸化凹凸棒石。
[0030]将4g柠檬酸（CA）在200℃加热30min变为暗橙色后，加入NaOH水溶液调节PH至中性，得到GQDs水溶液。取110mg GQD于50ml HCl中，70℃水浴加热2h，即得氯修饰石墨烯量子点。
[0031]分别称取1g二水合乙酸锌及0.06g的氯修饰石墨烯量子点分散于100 mL无水乙醇中，搅拌均匀后，加入400 mg的AP，倒入三颈烧瓶，75℃水浴加热反应2h，即得锌、GQD-Cl、酸化凹凸棒石混合前驱体溶液；将6.4 mmol氢氧化钾加入50 mL乙醇溶液中，磁力搅拌30 min后，将所得碱溶液滴加到前期所制备的锌、GQD-Cl、凹凸棒石混合前驱体溶液中，磁力搅拌30min，85℃油浴加热反应2h，反应结束后加入100 mL去离子水，室温下磁力搅拌10 min，静置、清洗、离心，即得Cl修饰GQD本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Cl修饰GQD/ZnO/酸化凹凸棒石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：称取4-8g凹凸棒石放入盐酸溶液中，经过水浴加热后，产物用蒸馏水洗涤3次，每次静置去除上层清夜，以将凹凸棒石溶液水洗至中性；最后离心，取固体沉淀物烘干得酸化凹凸棒石；步骤二：将2-5g柠檬酸CA在200℃加热变为暗橙色后，加入NaOH水溶液调节PH至中性，得到石墨烯量子点GQDs水溶液，取110-140mg GQD于50ml HCl中，60-80℃水浴加热2h，即得氯修饰石墨烯量子点；步骤三：分别称取质量比为1： 0.01~0.06的二水合乙酸锌和氯修饰石墨烯量子点分散于无水乙醇中，搅拌均匀后，加入前期制备的酸化凹凸棒石，酸化凹凸棒石与二水合乙酸锌质量比为0. 4~0.6:1，60-80℃水浴加热反应1.5-3 h，接着逐滴滴加氢氧化钾的乙醇溶液，二水合乙酸锌和氢氧化钾的摩尔比为1:1.4，搅拌混合均匀后，80-100℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊莉，高朝阳，吕钰洁，刘辉，李军奇，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：