基于棒状氧化锌的异质结的制备方法及应用技术

一种基于棒状氧化锌的纳米异质结，以乙酰丙酮锌及乙酰丙酮铈作为原料，在水热反应釜中以高温合成。该纳米异质结由棒状氧化锌和量子点氧化铈构成，主体长90nm

【技术实现步骤摘要】
基于棒状氧化锌的异质结的制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及一种无机纳米材料
，尤其涉及一种粒径均一的可增强ZnO的电子
‑
空穴对分离效果的异质结结构，具有声动力响应，及作为抗菌剂的相关应用。

技术介绍

[0002]光动力治疗作为非侵入性治疗手段，已被投入大量应用且其作用机制也有充分的解释，但光的组织穿透深度则限制了光动力治疗在肝脏、胰腺等深层器官的应用。而基于超声(US)激发而发展的声动力治疗(Sonodynamic Therapy,SDT)策略因可以穿透更深层次的组织，受到了人们重视(Chem.Soc.Rev.,2020,49,3244
‑
3261)。
[0003]CN114652686公开了一种负载罗米地辛有声动力效果的异质结纳米粒子的制备方法，包括：中腔介孔二氧化钛的制备；氮化碳量子点(g
‑
C3N4 QD)的制备及与二氧化钛材料的复合制备；再通过上载内源性响应小分子药物罗米地辛，制备出负载罗米地辛有声动力效果的异质结纳米粒子，具有声动力和化疗协同治疗的效果，适用于肿瘤治疗。
[0004]CN114712501公开了一种用于超声治疗牙周炎的纳米复合物，以树枝状大孔二氧化硅为模板，在其基础上继续生长声敏剂二氧化钛。在光催化下，在其表面原位还原银以增强其声动力性能。通过季铵化壳聚糖与细菌的亲合作用，使纳米材料吸附并进入细菌。通过联合声动力和化学动力治疗实现对牙周炎的高效无创治疗，克服顽固性牙周炎难以治疗的难题。
[0005]当前，声动力治疗普遍采用超声激发声敏剂的方式产生多种活性氧(ROS)，如单线态氧(
·1O2)和羟基自由基(
·
OH)，并由这些活性氧激活细胞凋亡相关通路或破坏细菌细胞膜。在众多声敏剂中，以无机材料为主体的声敏剂的稳定性相对更好，成本相对低。很多具有压电效应的无机声敏剂在超声激发下，内部电子
‑
空穴对分离并形成内部电场，该电场催化环境中的氧气、水和过氧化氢等形成活性氧(J.Phys.Chem.Lett.,2020,11,1228
‑
1238)。氧化锌纳米棒(ZnO Nanorod,ZnO NR)作为金属氧化物半导体，其能带分布易于活性氧的产生，且成本低，是研究广泛的声敏剂之一。在超声施加的横向应力下，ZnO的两端分别出现正负电荷形成电势(Adv.Funct.Mater.,2020,30,48,2005158)。但ZnO属于直接带隙型半导体，电子
‑
空穴对容易复合而使能量损耗，超声催化与光催化能力降低。为解决这一问题，人们采取了很多措施，包括掺杂、沉积贵金属、与碳材料结合和形成异质结结构等(ACS Appl.Mater.Interfaces.,2018,10,39679
‑
39687)，这些措施均未能解决ZnO电子
‑
空穴对复合快而导致催化能力降低的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的一个目的在于提供一种基于棒状氧化锌的异质结，加入CeO2以解决ZnO电子
‑
空穴对复合快导致催化能力降低的问题。
[0007]本专利技术的另一个目的在于提供一种ZnO/CeO2纳米异质结，作为声敏剂的应用。
[0008]本专利技术的再一个目的在于提供一种ZnO/CeO2纳米异质结，在声波作用下，作为抗
菌剂的应用。
[0009]一种基于棒状氧化锌的纳米异质结，由棒状ZnO及量子点CeO2组成，CeO2量子点修饰于棒状ZnO上，由此实现电子
‑
空穴对有效分离。
[0010]另一种基于棒状氧化锌的纳米异质结，包括棒状ZnO及量子点状CeO2，以及修饰在表面的氨基丙基基团。
[0011]棒状ZnO，长90nm
±
15nm，宽20nm
±
1nm。
[0012]量子点CeO2直径2nm
±
1nm。
[0013]在表面的氨基丙基基团如：≡Si
‑
(CH2)2‑
NH2，与ZnO的物质的量比例为3∶47～1∶9。
[0014]本专利技术提供的基于棒状氧化锌的纳米异质结，具有声波响应的性能，且信号强于纯ZnO，适用于作为声敏剂。
[0015]经声波作用后，本专利技术提供的基于棒状氧化锌的纳米异质结的抗菌性能亦得到显著提高，可作为声波响应的抗菌剂。
[0016]一种制取本专利技术提供ZnO/CeO2纳米异质结的方法，包括：
[0017]先将乙酰丙酮铈水合物和乙酰丙酮锌固体经溶剂(如：苯甲醇)溶解混合均匀后移入反应容器，再于200℃
±
10℃下反应72
±
2小时后，室温冷却，并收集产物(如：12,000g离心7～10分钟)，即为ZnO/CeO2纳米异质结。
[0018]乙酰丙酮铈与乙酰丙酮锌物质的量的比例为：3∶97～10∶90。
[0019]本专利技术的方法，还包括在ZnO/CeO2纳米异质结上修饰的氨基丙基基团，以提高ZnO/CeO2在水溶液中的分散性。
[0020]即将10μL三氨基丙基3
‑
甲氧基硅烷可修饰50mg的ZnO/CeO2，比如：将ZnO/CeO2分散在无水乙醇中，将分散后的悬浊液置于容器内，并在氮气保护下搅拌并加热至80℃
±
3℃。随后加入溶于无水乙醇的三氨基丙基3
‑
甲氧基硅烷，并混匀，并持续反应6
±
1小时后，冷却至室温，分离(如：12,000g离心7～10分钟)即得基于棒状氧化锌的异质结。
[0021]为防止加入三氨基丙基3
‑
甲氧基硅烷后烧瓶内溶液温度变化过大，用于分散ZnO/CeO2的无水乙醇应远多于溶解三氨基丙基3
‑
甲氧基硅烷的无水乙醇。比如：但不限于2倍以上、3倍以上、4倍以上或5倍以上。用于分散ZnO/CeO2的无水乙醇应远多于溶解三氨基丙基3
‑
甲氧基硅烷的无水乙醇体积比为5～6∶1，比如：15∶3、16∶3、17∶3或18∶3。
[0022]本专利技术技术方案实现的有益效果：
[0023]本专利技术提供的基于棒状氧化锌的纳米异质结，由棒状ZnO及量子点状CeO2组成，CeO2量子点修饰于棒状ZnO上，由此实现电子
‑
空穴对有效分离，解决了ZnO电子
‑
空穴对复合快导致催化能力降低的问题。
[0024]本专利技术提供的基于棒状氧化锌的纳米异质结，经声波作用后，其相应的强度更强，对声波的灵敏度更强。
[0025]经验证，本专利技术提供的基于棒状氧化锌的纳米异质结经声波作用后，其抗菌性能亦得到显著提高，可以作为抑菌剂应用。
[0026]制取本专利技术纳米异质结的方法，其工艺操作简便、无污染，可形成稳定的纳米异质结结构。
附图说明
[0027]图1为本专利技术制备纳米异质本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于棒状氧化锌的纳米异质结，其特征在于由棒状ZnO及量子点CeO2组成，CeO2量子点修饰于棒状ZnO上。2.根据权利要求1所述的基于棒状氧化锌的纳米异质结，其特征在于表面还具有氨基丙基基团。3.根据权利要求1所述的基于棒状氧化锌的纳米异质结，其特征在于所述的棒状ZnO，长90nm
±
15nm，宽20nm
±
1nm。4.根据权利要求1所述的基于棒状氧化锌的纳米异质结，其特征在于所述的量子点CeO2直径2nm
±
1nm。5.一种声敏剂，其特征在于包括权利要求1～4之一所述的基于棒状氧化锌的纳米异质结。6.一种抗菌剂，其特征在于包括权利要求1～4之一所述的基于棒状氧化锌的纳米异质结。7.根据权利要求1所述的基于棒状氧化锌的纳米异质结，其特征在于按如下方法制取：先将乙酰丙酮铈水合物和乙酰丙酮锌固体经溶剂溶解混合均匀后移入...

【专利技术属性】
技术研发人员：高尧，于罗丹，向慧静，郑亚玲，陈雨，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：