一种铜-碲化铋纳米短棒抗菌活性材料及其制备和应用制造技术

本发明专利技术属于纳米材料领域，具体涉及一种铜

【技术实现步骤摘要】
一种铜
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碲化铋纳米短棒抗菌活性材料及其制备和应用


[0001]本专利技术属于材料领域，具体涉及抗菌纳米材料


技术介绍

[0002]地球上生命体主要有五大类群，分别为动物，植物，细菌，真菌和病毒。细菌在地球上存在了几十亿年，生命力极其旺盛，几乎可以存在于世界上各个生态环境，在某些极端的环境中也会存在其身影。细菌主要分为杆菌，球菌和螺旋菌三大类，绝大多数的细菌在进化过程中产生了致病性。细菌的致病性是指细菌具有引起动植物机体产生疾病的性能。大部分细菌的致病性是指条件致病性。条件致病性是指细菌通常寄生在动物机体中，与寄主的免疫系统构一种平衡状态，在宿主免疫力正常的时候，细菌的毒力不足以产生疾病，而在宿主免疫力低下的时候，细菌产生的致毒素占主导因素，引发生物机体的疾病，因此对细菌的防护引起了人们的重视。在新型冠状病毒COV
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19疫情的爆发下，口罩对人们的重要性不言而喻。
[0003]口罩就是利用无纺布制备成的可穿戴的防护器具。口罩中间的抑菌层在口罩防护过程中起到了关键作用，寻求一类高效的抗菌材料显得尤为重要。

技术实现思路

[0004]针对现有技术，本专利技术旨在提供一种铜
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碲化铋纳米短棒抗菌活性材料，旨在提供一种在温差响应下具有优异抗菌活性的新材料。
[0005]本专利技术的第二目的在于，提供所述的铜
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碲化铋纳米短棒抗菌活性材料的制备方法。
[0006]本专利技术的第三目的在于，提供所述的铜/>‑
碲化铋纳米短棒抗菌活性材料在抗菌方面的应用。
[0007]本专利技术第四目的在于，提供包含所述铜
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碲化铋纳米短棒抗菌活性材料的抗菌材料及其制备方法。
[0008]一种铜
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碲化铋纳米短棒抗菌活性材料，为铜晶格掺杂的碲化铋纳米短棒材料，且所述纳米短棒的长度小于或等于250nm。
[0009]本专利技术研究发现，所述的短纳米棒的铜杂化碲化铋纳米棒材料具有优异的温度刺激响应能力，其在微生物中可以有效响应温度变化，可有效促进ROS释放，进而达到抗菌效果，不仅如此，所述的材料还具有优异的生物相容性、稳定性、细胞安全性和生物可代谢性。
[0010]本专利技术中，所述的铜杂化碲化铋以及短棒状形貌的联合是协同改善其温度响应ROS释放能力、改善抗菌能力的关键。
[0011]作为优选，所述的铜对碲化铋的铋位进行晶格杂化；
[0012]优选地，所述的纳米短棒的长度为100～220nm。
[0013]优选地，所述纳米短棒的长径比为1～10。
[0014]本专利技术还尝试提供所述的抗菌活性材料的制备方法，然而，研究发现，为成功制备
所述抗菌材料，需要解决制备杂相、结构容易坍塌、纳米短棒形貌难于控制等问题，针对本专利技术所述的材料的制备难题，本专利技术提供以下解决方案：
[0015]一种所述的铜
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碲化铋纳米短棒抗菌活性材料的制备方法，将包含碲酸源、碱、表面活性剂、溶剂和还原剂a的溶液A在T1的温度下进行第一段反应；随后加入铋源并在T2下进行第二段反应；再加入还原剂b和铜源，并在T3下进行第三段反应，制得所述的铜
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碲化铋纳米短棒抗菌活性材料；
[0016]所述的T1、T2、T3的温度为150～155℃；
[0017]所述的碲酸源中的Te、铋源中的Bi和铜源中的Cu元素摩尔比为1：0.35～0.4：0.03～0.04；进一步优选为1：0.35～0.4：0.035～0.038；
[0018]本专利技术创新地发现，创新地采用所述的物料以及比例的联合控制，进一步配合所述的三段反应思路以及T1～T3的温度的联合控制，如此能够改善铜杂化碲化铋物相纯度以及晶格稳定性，还利于获得短棒状结构的材料，更重要的是，所述的制备工艺和参数的联合控制，能够制备得到具有优异温度刺激响应能力和抗菌能力的新材料。
[0019]本专利技术中，碲酸源原料配合其他的工艺，利于制备得到本专利技术所述特点并具备优异抗菌能力的材料。本专利技术中，碲酸源为碲的含氧酸盐，金属碲，或者碲化物。优选为亚碲酸钠，碲粉或者碲化钠中的至少一种。
[0020]优选地，所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种；
[0021]优选地，所述的表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮，聚乙二醇中的至少一种；
[0022]优选地，所述的溶液A为乙二醇，邻二醇中的至少一种；
[0023]优选地，所述的还原剂a为水合联氨、抗坏血酸或者硼氢化钠中的一种；
[0024]优选地，碲酸源、碱、还原剂a和表面活性剂的重量比为1：0.8～1：4～5～:0.6～1；
[0025]优选地，第一段反应的时间为2～5h；进一步优选为3～4h。
[0026]优选地，所述的铋源为铋的硝酸盐或者铋的盐酸盐；优选为五水合硝酸铋、无水氯化铋中的至少一种。
[0027]优选地，所述的铋源以溶液的形式添加，且其中的溶剂为所述的溶剂A；
[0028]优选地，第二段反应的时间为1～3h。
[0029]优选地，所述的还原剂b和还原剂a相同；
[0030]优选地，铜源为氯化亚铜、硫酸铜、硝酸铜中的至少一种；
[0031]优选地，所述的还原剂b、铜源以溶液的形式添加，且其中的溶剂和溶剂A相同；
[0032]优选地，第三段反应的时间为1～3h。
[0033]优选地，第一段～第三段反应过程在搅拌下进行，其搅拌的转速没有特别要求，例如为400～800rpm,进一步优选为500～600rpm。
[0034]本专利技术中，第三段反应后分离得到固体，进行洗涤、干燥，制得所述的抗菌活性材料，其中，洗涤过程的溶剂例如为丙酮，水或者乙醇中的至少一种，干燥的方式例如为真空干燥，温度例如为60～80℃，优选为70～80℃。
[0035]本专利技术还提供了一种所述的铜
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碲化铋纳米短棒抗菌活性材料的应用，将其作为抗菌活性材料，用于制备具有抗菌材料。
[0036]本专利技术中，可将本专利技术所述的抗菌活性材料制备得到任意需要抗菌的材料、器件和设备。
[0037]优选地，所述的抗菌材料为外用抗菌材料；进一步优选为抗菌敷料、抗菌纤维膜、抗菌口罩中的至少一种。
[0038]本专利技术还提供了一种抗菌纤维，包括聚合物纤维以及复合在聚合物纤维上的所述的铜
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碲化铋纳米短棒抗菌活性材料。
[0039]优选地，所述的聚合物为聚ε己内酯、聚乙二醇，聚乙烯醇中的至少一种。聚ε己内酯分子量例如为6w～10w，进一步优选为7w～8w。聚乙二醇分子量例如为5000～8000，进一步优选为6000～6500，聚乙烯醇的型号为1788，1799型号中任意一种。
[0040]本专利技术还提供了一种抗菌纤维膜，由包含本专利技术所述的抗菌活性材料的抗菌纤维编织而成；
[0041]优选地，为由所述的抗菌纤维的静电纺丝膜。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜
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碲化铋纳米短棒抗菌活性材料，其特征在于，为铜晶格掺杂的碲化铋纳米短棒材料，且所述纳米短棒的长度小于或等于250nm。2.如权利要求1所述的铜
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碲化铋纳米短棒抗菌活性材料，其特征在于，所述的铜对碲化铋的铋位进行晶格杂化；优选地，所述纳米短棒的长径比为1～10。3.一种权利要求1或2所述的铜
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碲化铋纳米短棒抗菌活性材料的制备方法，其特征在于，将包含碲酸源、碱、表面活性剂、溶剂和还原剂a的溶液A在T1的温度下进行第一段反应；随后加入铋源并在T2下进行第二段反应；再加入还原剂b和铜源，并在T3下进行第三段反应，制得所述的铜
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碲化铋纳米短棒抗菌活性材料；例如，所述的T1、T2、T3的温度为150～155℃；所述的碲酸源中的Te、铋源中的Bi和铜源中的Cu元素摩尔比为1：0.35～0.4：0.03～0.04。4.如权利要求3所述的铜
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碲化铋纳米短棒抗菌活性材料的制备方法，其特征在于，碲酸源为碲的含氧酸盐，金属碲，或者碲化物；优选为亚碲酸钠，碲粉或者碲化钠中的至少一种；优选地，所述的碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种；优选地，所述的表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮，聚乙二醇中的至少一种；优选地，所述的溶液A为乙二醇，邻二醇中的至少一种；优选地，所述的还原剂a为水合联氨、抗坏血酸或者硼氢化钠中的一种；优选地，碲酸源、碱、还原剂a和表面活性剂的重量比为1：0.8～1：4～5～:0.6～1优选地，第一段反应的时间为2～5h。5.如权利要求3所述的铜
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碲化铋纳米短棒抗菌活性材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈万松，刘乙宏，谢咏婷，黎宇晴，靳博文，邹钰颜，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：