一种纳米氧化镁无机抗菌剂、制备方法及用途技术

本发明专利技术涉及一种纳米氧化镁无机抗菌剂、制备方法及用途。所述方法将含有铜离子的镁盐醇溶液与草酸醇溶液在室温下混合，反应得到含有铜离子的前驱体凝胶；所得的凝胶经陈化、分离及干燥后，空气气氛下高温煅烧得到离子掺杂纳米氧化镁无机抗菌剂。所述抗菌剂颗粒的粒径控制在5~30nm；比表面积为26.4~258.0m2/g，对代表性的革兰氏阴性大肠杆菌与革兰氏阳性金黄色葡萄球菌24h的抑菌率高达99.9%以上，并且随着颗粒粒径的增加，其最小抑菌浓度越小，显示出更好的抑菌能力。本发明专利技术的优点是利用离子掺杂调控抑菌能力，对颗粒粒径范围要求低，大大降低了对制备工艺及设备的要求，且原料易得、操作简单、产率高、适用于量产制备。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及抗菌剂
，尤其涉及一种纳米氧化镁无机抗菌剂、制备方法及用途。
技术介绍
纳米氧化镁颗粒因其超细粒径、大比表面积、特殊棱、角、结及表面缺陷态，而具有优异的破坏性吸附能力与表面反应性(Mishakov I. V. et al. CF2Cl2Decompositionover Nanocrystalline MgO:Evidence for Long Induction Periods.Journal ofPhysical Chemistry. B 2005,109,6982-6989;Portillo R. et al. Magnesia Synthesisvia Sol-Gel: Structure and Reactivity. Langmuir, 1996，12，40-44),因此，纳米氧化续易与微生物细胞作用，破坏细胞壁，表现出优异抑菌能力(Stoimenov P. K. Metal OxideNanoparticles as Bactericidal Agents. Langmuir 2002, 18，6679-6686)。纳米氧化续的杀菌消毒能力与其颗粒表面性质密切相关。纳米氧化镁的颗粒越小，表面不饱和键、离子化基团增多，棱、角、结缺陷越多，与微生物细胞作用力及对细胞壁的摩擦破坏力也越强，抑菌能力也就越强。然而，随粒径急剧减小，纳米氧化镁的比表面积与比表面能急剧增大，导致颗粒在生长过程中聚并，团聚长大，其抑菌能力显著降低甚至丧失。鉴于以上原因，已有的纳米氧化镁抗菌材料的制备技术的关键在于控制其颗粒团聚，避免颗粒长大。大量的研究已经证实，纳米氧化镁颗粒的粒径需控制在几个纳米范围内(AP-MgO, Utamapanya S. etal. Nanoscale metal oxide particles/clusters as chemical reagents. Synthesis andproperties of ultrahigh surface area magnesium hydroxide and magnesium oxide.Chemistry ofMaterials. 1991,3，175-181),才能有效发挥其优异的抑菌能力，且其抗菌能力随粒径的减小而增强。而大部分传统的沉淀-热解法，溶胶-凝胶-热解法制备的纳米氧化续(即 CP-MgO, Alvaradoa E. Preparation and characterization of MgO powdersobtained from different magnesium salts and the mineral dolomite. Polyhedron, 2000,19,2345-2351;Bokhimi A. et al Crystalline Structure of MgO Prepared by theSol-Gel Technique with Different Hydrolysis Catalysts. Journal of Solid StateChemistry. 1995，115，411-415),因颗粒的粒径偏大，而抑菌能力大幅弱化，甚至丧失。目前为止，制备杀菌消毒纳米氧化镁最常用的方法是超临界干燥甲氧基镁水解溶胶所得前驱体。但其所用原料成本高，需特殊设备，过程操作复杂耗时，且超临界干燥介质为甲苯-甲醇体系，污染环境，限制了工业化应用。如何利用传统化学转化法制备具有优异抗菌特性的纳米氧化镁一直是该领域面临的难题与研究开发热点。CN1789132A公开了一种制备超细纳米氧化镁的方法，利用有机高分子PEG/DMF混合溶液，利用六次甲基四胺沉淀Mg2+，得到前驱物沉淀，高温煅烧后得到粒径3. Inm的纳米氧化镁，其表面积229. 08m2/g。CN1561744A提供了一种制备负载型纳米氧化镁的制备方法。该方法将纳米氧化镁负载微米级Al2O3颗粒表面,负载的纳米氧化镁颗粒粒径在4"! Inm,所得负载型纳米氧化镁对枯草黑色变种芽孢和金黄色葡萄球菌24h杀菌率大于99. 9%，具有高抑菌活性。从上述关于纳米氧化镁制备技术发展来看，迄今为止，制备技术的主要侧重点仍局限于控制颗粒粒径，尚未从颗粒表面性质调节上来开发适用于杀菌消毒的纳米氧化镁功能粉体的制备工艺。本专利技术提供一种铜离子掺杂的纳米氧化镁无机抗菌剂、制备方法及用途，其优势在于I)不同于AP-MgO抗菌剂对其粒径的严格要求，所制得铜掺杂纳米氧化镁的粒径通过烧结温度控制，且粒径越大，抗菌性能越好，因此，反应条件更为温和，不需要特殊设备与特殊过程；2)通过铜离子掺杂调控纳米氧化镁的缺陷化学，进而调控其抗菌性能，为同类抗菌材料的开发提供一个可借鉴的途径；3)原料易得、操作简单、产率高、适用于量产制备。
技术实现思路
本专利技术利用传统的溶胶-凝胶-热解法，通过铜离子掺杂纳米氧化镁晶体，调控其表面缺陷化学，从而获得适用于抗菌应用的纳米氧化镁无机抗菌剂。本专利技术提供了一种简便、环境友好、易于量产制备的纳米氧化镁无机抗菌剂制备方法，该方法是利用金属盐溶液的络合溶胶-凝胶法的到分子水平混合均匀的前驱体凝胶，经高温烧结得到离子掺杂型纳米氧化镁无机抗菌剂。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案一种纳米氧化镁无机抗菌剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤(I)分别配制铜盐醇溶液以及硝酸镁醇溶液；(2)将铜盐醇溶液与硝酸镁醇溶液混合得到混合液；(3)配制与步骤(2)混合液中总金属离子等摩尔浓度的草酸醇溶液；(4)将步骤(3)所述的草酸醇溶液与步骤(2)得到的混合液搅拌混合得到溶胶；(5)所述溶胶经静置陈化得到前驱体凝胶；然后过滤，洗涤并干燥得到氧化镁前驱体的干凝胶；(6)将步骤(5)所得干凝胶烧结，得到铜离子掺杂纳米氧化镁抗菌剂。本专利技术所述的醇溶液对溶液浓度并无特殊限制，具体配制方法可由本领域技术人员根据常规方法进行。本专利技术所述的制备方法为混合金属盐在醇溶液中的络合溶胶-凝胶法，利用反应溶液中金属盐离子分子水平上的均匀混合，反应形成掺杂均匀的前驱体凝胶。由于凝胶分子的网络化结构及大量的有机分子配位结构，烧结过程中产生大量气体，阻止高温烧结过程颗粒进一步生长，形成掺杂纳米氧化镁颗粒。掺杂在氧化镁晶格中的铜离子及烧结过程的氧化还原反应产生变价铜离子，改变了纳米氧化镁晶格缺陷态，进而与细胞相互作用，为改善纳米氧化镁的抗菌性能提供了可能性。本专利技术所述醇溶液的溶剂为一元低碳醇，优选Γ5个碳原子的直链一元醇，进一步优选甲醇、乙醇或丙醇中的任意一种或者至少两种的混合物，最优选无水乙醇。本专利技术所述铜盐醇溶液、硝酸镁醇溶液以及草酸醇溶液所选用的溶剂均可从上述醇溶剂中进行选择。进一步地，所述铜盐为Cu (SO4) 2 · 5H20、Cu (NO3) 2 · 3H20、Cu (CH3COCT) 2 · H2O 或CuCl2 · 2H20中的任意一种或至少两种的混合物，例如Cu(SO4)2 · 5H20, Cu(CH3C00_)2 · H2O,CuCl2 · 2H20 和 Cu (NO3) 2 · 3H20 的组合，Cu (SO4) 2 · 5H20 和 Cu (NO3) 2 · 3H本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米氧化镁无机抗菌剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：（1）分别配制铜盐醇溶液以及硝酸镁醇溶液；（2）将铜盐醇溶液与硝酸镁醇溶液混合得到混合液；（3）配制与步骤（2）混合液等摩尔浓度的草酸醇溶液；（4）将步骤（3）所述的草酸醇溶液与步骤（2）得到的混合液搅拌混合得到溶胶；（5）所述溶胶经静置陈化得到前驱体凝胶；然后过滤，洗涤并干燥得到氧化镁前驱体的干凝胶；（6）将步骤（5）所得干凝胶烧结，得到铜离子掺杂纳米氧化镁无机抗菌剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈运法，武晓峰，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：