抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术的提供了一种抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料及其制备方法和应用。该石墨烯和纳米镜面铝复合材料首先通过水热法在石墨烯纳米片表面生长铝金属有机框架；然后进行高温煅烧，使得铝金属有机框架中的有机配体碳化得到负载纳米氧化铝颗粒的多孔碳；最后进行高速球磨，得到负载纳米镜面氧化铝颗粒的多孔碳与石墨烯的复合物，即为所述抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料。将该材料负载于织物表面，利用纳米镜面氧化铝的防热量渗漏以及多重反射作用，协同提高石墨烯的远红外自发热性能，能够有效提高光子的穿透深度，具有高效的自发热效应，在光照下，能够升温至60℃以上，从而实现快速升温杀毒的目的。从而实现快速升温杀毒的目的。从而实现快速升温杀毒的目的。

【技术实现步骤摘要】
抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及功能材料及纺织品改性
，尤其涉及一种抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]石墨烯是碳原子以sp2杂化轨道组成的六角形蜂窝状二维纳米材料，可以看成是单层的石墨片。近年来石墨烯及其衍生物的抗菌功能已经得到行业的研究和验证，研究者认为其抗菌原理在于当微米级的细菌在石墨烯锋利的纳米级二维材料上游走时，瞬间就被割破细胞壁而死亡。此外，石墨烯还可以通过对细胞膜上磷脂分子的大规模直接抽取来破坏细胞膜从而杀死细菌。目前石墨烯抑菌特性已经被广泛地应用到内衣裤、袜子、床上用品等，其强大的物理抗菌性能也不断被市场所接受，对比市场上其他的抑菌纤维纺织应用，石墨烯纤维已经有极大的优势。
[0003]石墨烯能够吸收光线，使其中的电荷载流子局部加热，产生光热电压，和强烈的近电场，引起电荷移动，石墨烯吸收光并产生热电子，形成光电流，促进红外的吸收并辐射远红外波。织物添加1％
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3％的石墨烯后，其远红外发射率可达90％以上，并在同等光源情况下该纤维面料可迅速升温3
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5℃。专利CN202020624764.9公开了一种石墨烯发热片及特护口罩，利用石墨烯发热芯片通电后发热升温至45
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65℃，从而有效灭活病毒。专利CN202021021006.4公开了一种新型石墨烯远红外智能防护口罩，利用石墨烯发热布模块层发热将电能转化为热能，低档低温可用作冬季防尘防护使用时面部取暖，让冬季不再寒冷；高档高温可以让口罩表面温度最高可达65℃以上，可在一定时长内杀死SARS等病毒。
[0004]然而上述利用石墨烯发热实现杀毒的手段，均需要外界提供电能，将电能转化为热能实现升温杀毒。此种做法增加了织物制备的复杂性和制造成本，而且使用安全性受到一定威胁。
[0005]有鉴于此，有必要设计一种改进的抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料，以解决上述问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料及其制备方法和应用。该石墨烯和纳米镜面氧化铝复合材料首先在石墨烯纳米片表面生长铝金属有机框架，然后进行高温煅烧，铝金属有机框架中的有机配体碳化得到负载纳米氧化铝颗粒的多孔碳，最后高速球磨，得到具有抗菌抗病毒功能的石墨烯和纳米镜面氧化铝复合粉末。将该材料负载于织物表面，石墨烯纳米片与片状氧化铝的复合材料能够有效提高光子的穿透深度，具有高效的自发热效应，从而实现快速升温杀毒。
[0007]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0008]S1.将有机配体溶解于有机溶剂中，然后加入石墨烯纳米片，超声分散均匀，得到有机配体溶液；
[0009]S2.按无机铝盐与所述有机配体的摩尔比为(0.5～2):1，向步骤S1得到的所述有机配体溶液中加入无机铝盐，在120～200℃的反应釜中反应6～40h，然后离心、洗涤、干燥，得到Al
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MOFs/石墨烯复合材料；
[0010]S3.将步骤S2得到的所述Al
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MOFs/石墨烯复合材料在体积比为0.1％:99.9％～2％:98％氧气与惰性气体组成的混合气体中，进行高温煅烧处理，得到负载氧化铝的多孔碳与石墨烯的复合物；然后进行高速球磨，得到负载纳米镜面氧化铝的多孔碳与石墨烯的复合物，即为所述抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S3中，所述球磨的方法包括：将所述负载氧化铝的多孔碳与石墨烯的复合物分散于N
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甲基吡咯烷酮中，然后在高速球磨机中混合0.5～2h。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S1中，所述有机配体与石墨烯纳米片的质量比为1:(1～10)。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，所述有机配体为多元羧酸或咪唑中的一种或多种；所述有机溶剂为乙醇、二乙基甲酰胺、二甲基甲酰胺、N
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甲基吡咯烷酮中的一种或多种。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，所述有机配体为多元羧酸。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，所述石墨烯纳米片横向尺寸小于500nm，厚度小于10nm，且其边缘具有尖状或锯齿结构，每个所述石墨烯纳米片包括3
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6个尖状或锯齿结构的。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S2中，所述无机铝盐为硝酸铝、氯化铝或硫酸铝铵。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S3中，所述高温煅烧处理的升温速率为1～5℃/min，煅烧温度为600～900℃，煅烧时间为1～4h。
[0018]一种抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料的应用，将以上所述的制备方法制备得到的抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料用于病毒的检测和预警，其方法包括：将所述抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料固载病毒荧光检测试剂，通过荧光效应，起到检测和预警作用。
[0019]一种抗菌抗病毒织物，所述抗菌抗病毒织物上负载有以上所述的抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料。
[0020]本专利技术的有益效果是：
[0021]1、本专利技术提供的抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料的制备方法，首先配制含有机配体和石墨烯纳米片的有机配体溶液，多元羧酸或咪唑类有机配体吸附于石墨烯纳米片表面，有助于石墨烯纳米片的剥离分散，不易团聚。然后加入无机铝盐，无机铝盐与吸附在石墨烯纳米片表面的有机配体发生配合反应，生成铝金属有机框架，与石墨烯纳米片形成复合物。接着进行高温煅烧，使得有机配体发生碳化，铝离子与体系中的氧原子结合形成纳米氧化铝，最后高速球磨，得到纳米镜面氧化铝颗粒，并被限域在形成的多孔碳内，得到石墨烯纳米片与负载纳米镜面氧化铝颗粒的多孔碳复合物，利用抛光的纳米镜面氧化铝良好的延展性、防热量渗漏以及多重反射作用，协同提高石墨烯的光子的穿透深度，具有高效的自发热效应，在光照下，能够快速升温至60℃以上，此种温度足以灭杀大多数病毒，在
实际使用时，尤其对于处于户外的织物，能够实现快速升温杀毒的目的。
[0022]2、本专利技术提供的抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料的制备方法，通过合理控制有机配体与石墨烯纳米片的质量比以及石墨烯纳米片的尺寸，铝金属有机框架能够很好地生长于石墨烯纳米片表面，再经高温煅烧和球磨后，最终得到的石墨烯和纳米镜面氧化铝复合材料的远红外自发热性能较好，自发热效应显著，抗杀病毒能力强。
[0023]3、本专利技术提供的抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料，优选将多孔石墨烯纳米片与负载纳米镜面氧化铝颗粒的多孔碳复合，形成多级孔洞，将其用于织物时，一方面可提高织物的透气性，另一方面多级孔结构有助于将人体产生的热量散射回面料内部，阻止人体热量散失，且多级孔中的空气也能起到减少热量扩散的作用。此外，多级孔结构还有助于药物负载和传递，镜面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.将有机配体溶解于有机溶剂中，然后加入石墨烯纳米片，超声分散均匀，得到有机配体溶液；S2.按无机铝盐与所述有机配体的摩尔比为(0.5～2):1，向步骤S1得到的所述有机配体溶液中加入无机铝盐，在120～200℃的反应釜中反应6～40h，然后离心、洗涤、干燥，得到Al
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MOFs/石墨烯复合材料；S3.将步骤S2得到的所述Al
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MOFs/石墨烯复合材料在体积比为0.1％:99.9％～2％:98％氧气与惰性气体组成的混合气体中，进行高温煅烧处理，得到负载氧化铝的多孔碳与石墨烯的复合物；然后进行高速球磨，得到负载纳米镜面氧化铝的多孔碳与石墨烯的复合物，即为所述抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料。2.根据权利要求1所述的抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，所述球磨的方法包括：将所述负载氧化铝的多孔碳与石墨烯的复合物分散于N
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甲基吡咯烷酮中，然后在高速球磨机中球磨0.5～2h。3.根据权利要求1所述的抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述有机配体与石墨烯纳米片的质量比为1:(1～10)。4.根据权利要求3所述的抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料的制备方法，其特征在于，所述有机配体为多元羧...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾伟荣，曾伟城，
申请(专利权)人：广东极客亮技术有限公司，
类型：发明
国别省市：