一种高性能光催化金属有机框架抗菌材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于金属有机框架材料的技术领域，具体涉及一种高性能光催化金属有机框架抗菌材料及其制备方法和应用

【技术实现步骤摘要】
一种高性能光催化金属有机框架抗菌材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于金属有机框架材料的
，具体涉及一种高性能光催化金属有机框架抗菌材料及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]耐药细菌
、
真菌和病毒等传染性病原体构成了全球严重的公共安全问题，并可能威胁到人类健康
。
制定防范生物威胁的防护措施尤为重要，尤其是突发公共卫生事件和未知微生物引起的新疾病使保护技术的发展复杂化
。
这些病原体可通过打喷嚏
、
咳嗽等将携带病原体的飞沫喷出，可迅速使易感人群被传染，病原体也可形成气溶胶在空气中长期停留，再被人群吸入至呼吸道而感染，并且这些病原体能在布料上存活数天，增加了感染的风险
。
鉴于这一挑战，研究者们对制备出一种减少微生物污染和减少微生物感染传播的防护膜材料感兴趣
。
尤其是光催化自清洁材料的开发是防止污染的一条很有吸引力的途径
。
在光动力抗菌过程中，细菌无法通过停止摄取光敏剂小分子
、
上调代谢解毒率或加快光敏剂小分子外排来抵抗活性氧的杀菌作用，因此光动力抗菌比传统的抗菌方法更不易使机体产生耐药性，并且抗菌过程中只有被暴露于光源下的细菌才会受到抑制作用，不会对机体正常菌群系统产生影响，极大提高了抗菌的安全性和定向性
。
[0003]光催化抗菌材料由于能在照射下产生活性氧
(ROS)
而成为有前景的生物杀菌剂
。
>然而，市售的大多数光催化抗菌剂，如
TiO2基材料，需要在高能紫外线
(UV)
光照射下产生
ROS。
虽然现在已经开发了一些可见光催化的的光催化剂，但这些材料的抗菌效率仍然需要提高，才能被广泛采用
。
金属有机框架材料
(Metal
‑
Organic Frameworks
，简称
MOFs)
是一种新兴的由金属离子和有机配体通过配位键的形式构建的多孔晶态材料
。MOFs
具有多孔
、
大比表面积和多金属位点等特点，因此在吸附
、
光催化
、
生物医用材料等方面具有独特的优势
。
特别是在光催化抗菌
/
抗病毒方面，相比于传统金属氧化物，
MOFs
具有以下优势：
①
合理设计有机配体可调节材料在可见光吸收光谱；
②
有机配体可以有效将金属节点分隔开，从而提高活性位点的利用率；
③
多孔和大比表面积结构有利于活性氧的扩散，从而提高产生活性氧的效率
。
目前，大多数口罩只能阻隔微生物，不具备有效的杀灭病原体的效果，使用寿命较低
。
而且病原微生物在布料上能存活数天，会增加感染的风险，即使已经有关于
MOF
光催化杀菌口罩的报道，但其使用的杀菌材料浓度较大，多数
MOF
的可见光吸收谱较窄，大大的减少了可见光的利用率，且需要更高强度的光源
。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种高性能光催化金属有机框架抗菌材料及其制备方法和应用
。
[0005]本专利技术的
技术实现思路
如下：
[0006]本专利技术提供了一种高性能光催化金属有机框架抗菌材料的制备方法，包括如下步
骤：
[0007]将对甲苯磺酸
、
三
(4
‑
氨基苯基
)
胺和
Cu3L
加到聚乙二醇溶液中，搅拌混匀后进行加热反应，离心收集得到的沉淀进行洗涤，烘干得到
GZHMU
‑2粉末；
[0008]所述甲苯磺酸
、
三
(4
‑
氨基苯基
)
胺和
Cu3L
的质量比为
(4
～
5.5)
：1：
(1
～
2)
，优选为
5.5:1:1.75
；
[0009]所述对甲苯磺酸
、
三
(4
‑
氨基苯基
)
胺和
Cu3L
的混合物与聚乙二醇的固液比为
(30
～
40)
：
1mg/mL
；
[0010]所述聚乙二醇溶液包括
MV
为
200
～
1000
的一种以上；
[0011]优选包括
PEG(MV200)、PEG(MV400)、PEG(MV1000)
的一种以上；
[0012]进一步地，所述聚乙二醇溶优选
PEG(MV400)、PEG(MV1000)
的混合，其使用体积比
(1
～
2)
：
(1
～
2)
；
[0013]所述加热反应的温度为
150℃
～
200℃
，时间为
15
～
30min
；
[0014]所述洗涤的试剂包括四氢呋喃
、
去离子水和
DMF
；
[0015]所述
GZHMU
‑2的结构为
[0016]所述
Cu3L
的合成为参考论文
Angew.Chem.Int.Ed.2023,62,e202302808
：取质量比为1：
(1.5
～
2)
的
1H
‑
吡唑
‑4‑
甲醛和硝酸铜溶解到去离子水中，加入有机溶液，进行油浴反应，观察到蓝色褪去，抽滤洗涤得到
Cu3L
；
[0017]所述有机溶液的用量为
67mL
，包括
DMF
和无水乙醇；
[0018]所述油浴反应的温度为
110℃
；
[0019]所述
Cu3L
的结构为
[0020]本专利技术还提供了一种高性能光催化金属有机框架抗菌材料，其为上述制备工艺制
得的
GZHMU
‑2材料，其结构为是一种金属有机框架结构，为采用醛和胺的缩合反应得到，其抗菌机制研究表明，在光照下，
GZHMU
‑2可以通过光催化作用产生活性氧，从而起到抗菌的作用
。
[0021]本专利技术还提供了一种高性能光催化金属有机框架抗菌材料的应用，所述金属有机框架抗菌材料应用于制备抗菌消耗用品，包括口罩
、
防护服等；
[0022]其应用方式为：
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高性能光催化金属有机框架抗菌材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将对甲苯磺酸
、
三
(4
‑
氨基苯基
)
胺
(TAPA)
和
Cu3L
加到聚乙二醇溶液中，搅拌混匀后进行加热反应，离心收集得到的沉淀进行洗涤，烘干得到
GZHMU
‑2粉末
。2.
根据权利要求1所述的高性能光催化金属有机框架抗菌材料的制备方法，其特征在于，所述甲苯磺酸
、
三
(4
‑
氨基苯基
)
胺和
Cu3L
的质量比为
(4
～
5.5)
：1：
(1
～
2)。3.
根据权利要求1所述的高性能光催化金属有机框架抗菌材料的制备方法，其特征在于，所述聚乙二醇
PEG
的用量为固液比为
(30
～
40)
：
1mg/mL
；所述聚乙二醇
PEG
包括其
MV
为
200
～
1000
的一种以上
。4.
根据权利要求3所述的高性能光催化金属有机框架抗菌材料的制备方法，其特征在于，所述聚乙二醇
PEG
包括
PEG(MV:400)
和
PEG(MV:1000)
的混合，使用体积比为
(1
～
2)
：
(1
～
2)。5.
根据权利要求1所述的高性能光催化金属有机框架抗菌材料的制备方法，其特征在于，所述加热反应的温度为
150℃
～
200℃
，时间为
15
～
30min。6.
根据权利要求1所述的高性能光催化金属有机框架抗菌材料的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：王佳佳，洪旭佳，易伟，杨昕怡，李丽，
申请(专利权)人：广州医科大学，
类型：发明
国别省市：