一种纳米石墨烯负载氧化锌的抗菌剂及制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种纳米石墨烯负载氧化锌的抗菌剂及制备方法和应用，涉及抗菌剂技术领域，所述抗菌剂为微米级抗菌剂，其使用时的抗菌浓度设置为50μg/mL

【技术实现步骤摘要】
一种纳米石墨烯负载氧化锌的抗菌剂及制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及抗菌剂
，具体涉及到一种纳米石墨烯负载氧化锌的抗菌剂及制备方法和应用。

技术介绍

[0002]目前，常见的抗菌剂可分为天然抗菌剂、有机抗菌剂及无机抗菌剂。与其它两种抗菌剂相比，无机抗菌剂具有广谱、高效、耐热性、安全性以及环境友好等优点，越来越受到人们的关注。其中，氧化锌抗菌剂具备优良的抗菌性能，且具有无毒、非迁移性、吸收和散射紫外线能力强，热稳定性和化学稳定性高，以及原材料来源广泛等优点，成为目前新型抗菌剂的研究热点。
[0003]与普通氧化锌相比，纳米氧化锌比表面积急剧增大，增加了与细菌的接触几率，进而提高了抗菌性能，此外，纳米氧化锌在紫外光激发下易产生氧化物自由基，从而进一步提高杀菌效果。有研究学者等用直接沉淀法制备的纳米氧化锌，均匀涂覆到普通面料上，显著提高了面料对金黄色葡萄球菌和致病性大肠杆菌的抑制效果。但是，纳米材料易于团聚，以及纳米氧化锌在可见光范围内的光催化活性不高，一定程度上影响了其抗菌性能。还有研究学者等通过掺杂金属离子Co，提高了纳米氧化锌在可见光范围内的抗菌性。
[0004]石墨烯拥有巨大的比表面积，稳定的理化性质，独特的热学、电学、机械性能以及良好的生物相容性，同时，其独特的平面网状结构为细菌吸附提供了良好的界面，使其可以作为一个理想的载体担载纳米颗粒，构建新型抑菌体系。
[0005]有专家研究也曾表明石墨烯的高比面积等特性能使纳米氧化银颗粒均匀分布在石墨烯片层上，因此石墨烯的引入在理论上可以阻止了氧化锌纳米颗粒的团聚，从而使氧化锌纳米颗粒维持较高的表面活性；另外，石墨烯作为一个理想的载体担载氧化锌纳米粒子，而细菌表面的细胞壁含有肽聚糖、脂多糖、磷壁酸和胞外多糖，且含有丰富的羟基、磷酰基、羧基等带负电荷的化学基团，因此细菌会与体系中的锌离子发生离子交换反应，从而容易吸附于复合材料表面。
[0006]因此，存在待改进之处，本专利技术提供一种纳米石墨烯负载氧化锌的抗菌剂及制备方法和应用。

技术实现思路

[0007]针对现有技术所存在的不足，本专利技术目的在于提出一种纳米石墨烯负载氧化锌的抗菌剂及制备方法和应用，具体方案如下：
[0008]一种纳米石墨烯负载氧化锌的抗菌剂，所述抗菌剂为微米级抗菌剂，其使用时的抗菌浓度设置为50μg/mL
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200μg/mL；
[0009]微米抗菌剂的材料为负载有纳米氧化锌的纳米石墨烯，在形状上，最终的微米抗菌剂呈长棒状颗粒，其表面呈现有层片状的堆砌结构。
[0010]进一步的，当其抗菌浓度为120μg/mL以上时，抑菌率大于99％。
[0011]一种针对纳米石墨烯负载氧化锌的抗菌剂的制备方法，取氧化石墨烯于乙二醇中，超声分散，得到氧化石墨烯分散液；取乙酸锌于乙二醇中超声得到乙酸锌溶液，将乙酸锌溶液加入到氧化石墨烯分散液中搅拌均匀，加入氢氧化钠溶液，调节pH值，进行搅拌，再加入水合肼，在一定温度下进行水热反应一定时间，反应完毕后进行抽滤，滤饼用去离子水和乙醇洗涤，洗涤完毕后进行真空干燥，研磨备用，得到氧化锌
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石墨烯复合材料。
[0012]进一步的，将石墨粉和无水硝酸钠加入到置于冰浴内的浓硫酸中，强力搅拌下加入高锰酸钾，并用体积分数为3％的双氧水还原剩余的高锰酸钾和二氧化锰使其变为无色可溶的硫酸锰，悬浮液变成亮黄色，过滤、洗涤5次，得到氧化石墨烯。
[0013]进一步的，其中，石墨粉、无水硝酸钠和高锰酸钾的质量比为1：1：5，双氧水的用量与加入双氧水后反应体系的体积比为6：20。
[0014]进一步的，取2.98g氧化石墨烯于20mL乙二醇中，超声分散，取1g乙酸锌于30mL乙二醇中超声30min；
[0015]将乙酸锌溶液加入到氧化石墨烯分散液中搅拌均匀，加入氢氧化钠溶液，调节pH值为9，搅拌30min；
[0016]再加入0.03mL、3％水合肼，在温度大于120℃下水热反应至少20h，反应完毕，抽滤，滤饼用去离子水和乙醇洗涤，60℃真空干燥12h，研磨备用，得到氧化锌
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石墨烯复合材料。
[0017]一种根据所述的纳米石墨烯负载氧化锌的抗菌剂的应用，微米抗菌剂可负载于沸石、碳材料、分子筛、面料的表面。
[0018]进一步的，微米抗菌剂在接触时间大于2min之后，灭菌率大于99％。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0020](1)纳米氧化锌直接作为常规的抗菌剂使用时，比如纳米氧化锌负载于树脂体系中，随着该种负载材料的消耗和磨损，其抗菌性会变差，且纳米氧化锌会在负载材料中逐渐团聚至微米甚至是毫米，导致分散性变差，从而影响整体的抗菌性能。在保证安全性、抗菌性的前提下，本专利技术的微米抗菌剂与常规的抗菌剂不同，由于微米抗菌剂为负载有纳米氧化锌的纳米石墨烯，将氧化锌负载在氧化石墨烯表面可有效改善界面张力，更好的在树脂体系中分散，稳定发挥抗菌性能，而且微米级别的颗粒和细胞之间没有相互作用，因此，对生物体具有一定的安全性。
[0021]另外，本专利技术的微米抗菌剂呈现的堆砌结构可以为纳米氧化锌的晶须增长提供更多的生长位点，微米抗菌剂还具有特殊的形状，和常规的类球状不同，纳米氧化锌、纳米石墨烯共同物理生长成长棒状颗粒时，呈现为微米级的颗粒，但是此时的微米抗菌剂中的氧化锌依旧可以发挥其纳米级的作用，使得随着其使用过程中纳米氧化锌空穴电子的缺失，氧化锌抗菌性逐步减弱，而负载在氧化石墨烯上面可以持续与氧化锌形成动态电位平衡，在氧化锌粒子表面形成强电势位阻效应，抗菌性更持久。
[0022](2)石墨烯也具有一定的抗菌性能，氧化石墨烯表面有大量含氧基团如羧基—COOH、羟基—OH，可产生活性氧簇，引起过氧化反应，产生自由基。自由基通过细胞膜传导，损伤或破坏细胞内的结构，扰乱代谢进程，杀死细菌；
[0023]石墨烯可以对细菌进行物理破坏，包括边缘切割和机械包裹。边缘切割是指石墨烯及氧化石墨烯的片层结构，使锋利的边缘对细菌进行物理切割，破坏其细胞膜，进而达到
抑制细菌生长目的。机械包裹指层状石墨烯或氧化石墨烯包裹细菌，让其与外界隔绝而不能吸收外界营养物质，进而达到抑制细菌生长目的；
[0024]甚至，氧化石墨烯可通过范德华力和强疏水力与细胞膜上的磷脂分子产生强作用力，使磷脂被吸附到氧化石墨烯的表面。细胞中大量的磷脂被萃取到石墨烯表面，破坏了细胞膜完整性，从而导致细菌死亡。
[0025](3)本专利技术的微米抗菌剂附载在沸石、碳材料、分子筛等材料表面，有利于减少氧化锌纳米粒子的团聚，提升材料性能。
附图说明
[0026]图1为本专利技术不同温度下制得微米抗菌剂颗粒的SEM图；
[0027]图2为不同反应温度纳米抗菌剂颗粒的粒径分布图和平均粒径图；
[0028]图3
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图6为不同反应时间下制得纳米抗菌剂颗粒的SEM图；
[0029]图7为不同反应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米石墨烯负载氧化锌的抗菌剂，其特征在于，所述抗菌剂为微米级抗菌剂，其使用时的抗菌浓度设置为50μg/mL
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200μg/mL；微米抗菌剂的材料为负载有纳米氧化锌的纳米石墨烯，在形状上，最终的微米抗菌剂呈长棒状颗粒，其表面呈现有层片状的堆砌结构。2.根据权利要求1所述的纳米石墨烯负载氧化锌的抗菌剂，其特征在于，当其抗菌浓度为120μg/mL以上时，抑菌率大于99％。3.一种针对根据权利要求2的纳米石墨烯负载氧化锌的抗菌剂的制备方法，其特征在于，取氧化石墨烯于乙二醇中，超声分散，得到氧化石墨烯分散液；取乙酸锌于乙二醇中超声得到乙酸锌溶液，将乙酸锌溶液加入到氧化石墨烯分散液中搅拌均匀，加入氢氧化钠溶液，调节pH值，进行搅拌，再加入水合肼，在一定温度下进行水热反应一定时间，反应完毕后进行抽滤，滤饼用去离子水和乙醇洗涤，洗涤完毕后进行真空干燥，研磨备用，得到氧化锌
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石墨烯复合材料。4.根据权利要求3所述的纳米石墨烯负载氧化锌的抗菌剂的制备方法，其特征在于，将石墨粉和无水硝酸钠加入到置于冰浴内的浓硫酸中，强力搅拌下加入高锰酸钾，并用体积分数为3％的双氧水还原剩余的高锰酸钾和二氧化锰...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾照坡，吴卫林，黄和仔，
申请(专利权)人：上海展通实业有限公司，
类型：发明
国别省市：