【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种生物炭抗菌纳米材料及其制备方法和应用，属于生物材料制备领域。
技术介绍
1、近年来，生物炭作为一种具有广泛应用潜力的新型材料，引起了科学家们的广泛关注。生物炭是通过生物质(如木屑、秸秆等)在无氧或无氧条件下热解而成的炭材料，其独特的孔隙结构和丰富的官能团使其具有良好的吸附性能和高化学活性。
2、在众多应用领域中，生物炭在抗菌材料的研究和开发中表现出巨大的潜力。传统抗菌材料往往存在着对环境的潜在危害以及抗菌效果逐渐减弱的问题。因此，寻找一种环保、高效的抗菌材料成为当前研究的热点之一。
3、专利cn105733268a公开了使用聚二甲基硅氧烷制备防霉抗菌材料的方法，体现出较好的防霉抗菌效果；文章“石墨烯/zno纳米复合物的制备及其抗菌性能研究”公开了使用石墨烯复合氧化锌制备抗菌材料的方法，制备得到的材料对李斯特氏菌和大肠杆菌的抑菌率分别为98.3％和99.1％；专利cn116253355a公开了使用cu4o3制备生物炭复合材料的方法，制备得到的材料对大肠杆菌和金色葡萄球菌的抑制率达到99.9％以上；专利cn115178281b公开了使用钒酸铋-碘化锌制备生物炭复合材料，对大肠杆菌的抑制率达到99.99％。
4、尽管目前对生物炭抗菌材料的研究取得了一些进展，但仍然存在一些问题和缺陷。例如：存在抗菌效果不稳定，部分生物炭抗菌材料在长时间使用后，抗菌效果逐渐减弱，限制了其实际应用；生物炭抗菌材料在使用过程中可能释放出一些有机物质，对环境造成一定程度的影响；抗菌谱有限，部分生物炭抗菌材料
5、因此，寻找一种低成本、具有较好的抗菌效果、抗菌效果持续时间长的生物炭制备方法，对生物炭应用具有重要的实际意义。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术将桃木屑与聚乙烯亚胺结合制备生物炭，并加入锌离子，进一步提高材料的抗菌效果。本专利技术的生物炭抗菌纳米材料能够广谱抑制有害菌、抗菌时效长，同时制备简单、原料成本低。
2、本专利技术的第一个目的是提供一种生物炭抗菌纳米材料的制备方法，包括如下步骤：
3、(1)粉碎桃木屑并与氢氧化钠溶液混合、搅拌后烘干，得到碱处理后的桃木屑粉末；
4、(2)将碱处理后的桃木屑粉末置于无氧环境下加热，温度为500～550℃，碳化2～2.5h，碳化后冷却，得到生物炭；
5、(3)以质量比3～5：1的比例将生物炭与聚乙烯亚胺粉末混匀，再次置于无氧环境下加热，温度为180～200℃，加热结束后冷却，得到生物炭与聚乙烯亚胺的混合粉末；
6、(4)将混合粉末与1～5％w/v的硫酸锌溶液混合，加入微通道反应器进行反应，制备得到锌离子生物炭溶液，烘干得到生物炭纳米抗菌材料。
7、在一种实施方式中，步骤(1)中桃木屑粉碎至100～120目。
8、在一种实施方式中，步骤(1)中氢氧化钠溶液的浓度为3～5m。
9、在一种实施方式中，步骤(1)中桃木屑与氢氧化钠溶液的料液比为1g：4～6ml。
10、在一种实施方式中，步骤(3)中加热0.5～1h。
11、在一种实施方式中，步骤(4)中混合粉末与硫酸锌溶液的料液比为5～10g：1l。
12、在一种实施方式中，步骤(4)中微通道反应器的流速为8～10ml/min，温度为60～80℃。
13、本专利技术的第二个目的是提供任一上述方法制备得到的生物炭纳米抗菌材料。
14、本专利技术还提供任一上述方法制备得到的生物炭纳米抗菌材料在制备抗菌产品中的应用。
15、在一种实施方式中，所述抗菌产品可以是抗菌面料、抗菌喷雾、抗菌金属制品、抗菌塑料制品。
16、本专利技术的第三个目的是提供一种提高生物炭纳米抗菌材料抗菌性能的方法，其特征在于，包括如下步骤：
17、(1)粉碎桃木屑并与氢氧化钠溶液混合、搅拌后烘干，得到碱处理后的桃木屑粉末；
18、(2)将碱处理后的桃木屑粉末置于无氧环境下加热，温度为500～550℃，碳化2～2.5h，碳化后冷却，得到生物炭；
19、(3)以质量比3～5：1的比例将生物炭与聚乙烯亚胺粉末混匀，再次置于无氧环境下加热，温度为180～200℃，加热结束后冷却，得到生物炭与聚乙烯亚胺的混合粉末；
20、(4)将混合粉末与1～5％w/v的硫酸锌溶液混合，加入微通道反应器进行反应，制备得到锌离子生物炭溶液，烘干得到生物炭纳米抗菌材料。
21、有益效果
22、本专利技术将桃木屑与聚乙烯亚胺结合制备生物炭，并加入锌离子，进一步提高材料的抗菌效果。本专利技术的生物炭抗菌纳米材料能够广谱抑制有害菌、抗菌时效长，同时制备简单、原料成本低。具体地，本专利技术具有如下有益效果：
23、(1)本专利技术生物炭抗菌纳米材料具有广谱抗菌性，对大肠杆菌、具核梭杆菌、伴放线放线杆菌、变异链球菌、金黄色葡萄球菌、单增李斯特菌、志贺氏菌、肺炎球菌、沙门氏菌和绿脓杆菌的抑制率达到97％以上；
24、(2)本专利技术生物炭抗菌纳米材料抗菌时效长，在60℃、20％湿度下放置30天仍具有95％以上的抑菌率；
25、(3)本专利技术生物炭抗菌纳米材料制备简单、原料成本低，具有较高的经济价值与实用价值。
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1.一种生物炭抗菌纳米材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(1)中桃木屑粉碎至100～120目。
3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(1)中氢氧化钠溶液的浓度为3～5M。
4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(1)中桃木屑与氢氧化钠溶液的料液比为1g：4～6mL。
5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(3)中加热0.5～1h。
6.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(4)中混合粉末与硫酸锌溶液的料液比为5～10g：1L。
7.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(4)中微通道反应器的流速为8～10mL/min，温度为60～80℃。
8.权利要求1～7任一所述方法制备得到的生物炭纳米抗菌材料。
9.权利要求1～7任一所述方法制备得到的生物炭纳米抗菌材料在制备抗菌产品中的应用。
10.一种提高生物炭纳米抗菌材料抗菌性能的方法，其特征在于，包括如下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种生物炭抗菌纳米材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(1)中桃木屑粉碎至100～120目。
3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(1)中氢氧化钠溶液的浓度为3～5m。
4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(1)中桃木屑与氢氧化钠溶液的料液比为1g：4～6ml。
5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(3)中加热0.5～1h。
6.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙侠，张堂俊，丁利忠，杨妮丽，
申请(专利权)人：浙江金彩新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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