g-C3N4暗-光双模式抗菌材料及其接枝方法技术

本发明专利技术提供了一种g

【技术实现步骤摘要】
g
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C3N4暗
‑
光双模式抗菌材料及其接枝方法


[0001]本专利技术属于抗菌材料
，涉及一种g
‑
C3N4暗
‑
光双模式抗菌材料及其接枝方法，特别涉及一种季铵盐修饰的g
‑
C3N4暗
‑
光双模式抗菌材料及其预辐射接枝方法。

技术介绍

[0002]人类生活的环境中存在着以细菌为代表的大量微生物，它们在适宜的温度、充足的营养条件下可以迅速繁殖，导致水污染、伤口的发炎等现象，严重威胁人类的健康，比如：细菌感染不仅会引发一系列疾病，如伤口化脓、败血症、肺炎等，也会阻碍疾病的恢复，对人类健康是一个巨大的挑战。这使得具有抑制微生物生长繁殖功能的抗菌材料成为人们研究的热点之一。最开始人类对细菌感染引起的疾病束手无策，随着抗生素的投入使用，大幅度地提高人类的健康生活质量。但是，随之而来的是人们对抗生素的依赖也逐步加深，不加节制的抗生素用量诱导细菌出现耐药性，细菌的快速繁殖也使得耐药性的发展更复杂。同时，滥用的抗生素排放在环境中也是一种污染物。目前，作为一种绿色环保的光催化技术，在抗菌杀菌领域已经得到了一定的应用。
[0003]g
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C3N4以类似于石墨的二维层状结构被人关注。g
‑
C3N4的层与层之间是通过范德华力连接的，存在有大量的碱性氮和富电子位点，从而可适用于各种光催化反应。而且，作为一种典型的非金属光催化剂，g
‑
C3N4具有良好的热稳定性，稳定的理化性能；具有2.7eV的禁带宽度且可带隙调节，让可见光的利用成为可能；此外，它仅由C和N两种元素组成，具有无毒性，来源广泛、合成简单。最重要的是：在光照条件下，g
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C3N4会产生空穴、羟基自由基和超氧基自由基，能够破坏细胞的结构。基于这一特性，g
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C3N4可以应用于光催化抗菌领域。目前，针对g
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C3N4光催化抗菌性能的提高及延伸，常用的手段主要有以下两种：贵金属掺杂法和构成异质结法。异质结法只在光照条件下具有良好的杀菌效果，在暗处没有抗菌性能，同时分散性及亲水性较差；贵金属掺杂法具有全天候抗菌效果，但是制备方法可能带有毒性污染风险，且银、金等金属价格昂贵，实际应用存在难度。
[0004]中国专利CN 112375804 A介绍了一种Au/g
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C3N4全天候光催化抗菌材料的制备：通过三聚氰胺的热聚合制备g
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C3N4纳米材料；将获得的g
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C3N4样品重新分散在蒸馏水中，然后加入氯金酸溶液，将悬浮液搅拌并干燥，将获得的粉末放入马弗炉中煅烧，得到Au/g
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C3N4纳米复合材料。纳米Au的掺杂提升了g
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C3N4的光催化抗菌性能，在可见光下照射4小时，大肠杆菌几乎可以灭活，同时在黑暗条件下也具有一定的抗菌性能。但是，纳米金的掺杂，原料较贵，不利于实际的推广与应用。
[0005]中国专利CN 110327487 A介绍了一种具有光控抗菌功能g
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C3N4/TiO2涂层及制备方法：由基体通过水热合成法在其表面构建棒状纳米阵列钛酸钠，利用化学气相沉积技术将其转变为二氧化钛并同时沉积g
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C3N4而成。所形成异质结涂层相比单纯钛合金具有较高的抗菌性能，约为90％。然而，构成的异质结通过高温水热，需要高能耗且存在安全隐患。同时，两种半导体结合影响其分散性，进而影响其在废水中的抗菌性能。
[0006]本专利技术所要解决的问题是公开一种季铵盐修饰的g
‑
C3N4暗
‑
光双模式抗菌材料及
其预辐射接枝方法，以克服现有技术存在的上述缺陷。
[0007]经检索，国内尚未有与本专利技术相同的专利申请。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种g
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C3N4暗
‑
光双模式抗菌材料，使其抗菌性能增强。
[0009]本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现：一种g
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C3N4暗
‑
光双模式抗菌材料，其特征在于，在电离射线下对g
‑
C3N4基材进行预辐射接枝，使g
‑
C3N4基材的自由基与壳聚糖季铵盐类物质进行结合形成所述抗菌材料。
[0010]通过辐射接枝改变了g
‑
C3N4的亲水性，进而增强其分散性达到光催化杀菌效果。同时，通过辐射接枝开环加强其与细菌的接触，从而增强抗菌性能。
[0011]本专利技术的第二个目的是提供一种g
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C3N4暗
‑
光双模式抗菌材料的制备方法，制备过程简单易行，价格低廉。
[0012]一种g
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C3N4暗
‑
光双模式抗菌材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0013]①
将10～30g尿素在空气氛围中，550℃煅烧3h，得到g
‑
C3N4；
[0014]②
将1g g
‑
C3N4和1～3wt％NaOH放入圆底烧杯中，在80～110℃冷凝回流5～12h，离心干燥得到羟基化的g
‑
C3N4(OH)；
[0015]③
将
②
中g
‑
C3N4(OH)的装入PE真空袋中，在5～30kGy/pass的剂量率下，以50～120kGy辐射吸收剂量进行预辐照；
[0016]④
将步骤
③
中g
‑
C3N4(OH)迅速投入含有10～30wt％环氧烯基单体、1～2wt％的乳化剂和自由基清除剂(2～4％)的三口烧瓶中，在N2氛围下50～95℃反应3h，取出样品用乙醇浸泡及洗涤三次，除去表面均聚物，放入烘箱进行干燥。
[0017]⑤
将步骤
④
的g
‑
C3N4(OH)与壳聚糖季铵盐类物质进行开环反应：单体过量，5mL三乙胺，反应温度为30～95℃，反应时间为3～8h。结束时用乙醇浸泡和洗涤，在50℃恒温干燥5～10h，即得季铵盐修饰的g
‑
C3N4基纳米光敏抗菌剂。
[0018]进一步的，所述的环氧烯基单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯，庚
‑6‑
烯基肟，1,2
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环氧己
‑5‑
烯及2
‑
(1
‑
甲基
‑
烯丙基)
‑
环氧乙烷中的一种或几种，环氧基团有助于其和壳聚糖季铵盐反应。
[0019]进一步的，所述的壳聚糖季铵盐类物质为羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖、2
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羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖、N
‑
(2
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羟基)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种g
‑
C3N4暗
‑
光双模式抗菌材料，其特征在于，在电离射线下对g
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C3N4基材进行预辐射接枝，使g
‑
C3N4基材的自由基与壳聚糖季铵盐类物质进行结合形成所述抗菌材料。2.一种g
‑
C3N4暗
‑
光双模式抗菌材料的制备方法，其特征在于，其特征在于，包括以下步骤：
①
将10～30g尿素在空气氛围中，550℃煅烧3h，得到g
‑
C3N4；
②
将1g g
‑
C3N4和1～3wt％NaOH放入圆底烧杯中，在80～110℃冷凝回流5～12h，离心干燥得到羟基化的g
‑
C3N4(OH)；
③
将
②
中g
‑
C3N4(OH)的装入PE真空袋中，在5～30kGy/pass的剂量率下，以50～120kGy辐射吸收剂量进行预辐照；
④
将步骤
③
中g
‑
C3N4(OH)迅速投入含有10～30wt％环氧烯基单体、1～2wt％的乳化剂和自由基清除剂(2～4％)的三口烧瓶中，在N2氛围下50～95℃反应3h，取出样品用乙醇浸泡及洗涤三次，除去表面均聚物，放入烘箱进行干燥；
⑤
将步骤
④
的g
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C3N4(OH)与壳聚糖季铵盐类物质进行开环反应：单体过量，5mL三乙胺，反应温度为30...

【专利技术属性】
技术研发人员：李月生，杨金玉，王亚洋，杨小洁，刘东亮，王智俊，饶璐，付娌丽，
申请(专利权)人：湖北科技学院，
类型：发明
国别省市：