一种纳米银抗菌织物及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种纳米银抗菌织物及其制备方法。该纳米银抗菌织物的特征为，织物上生长有氧化锌纳米线，氧化锌纳米线上沉积有银纳米颗粒。其中氧化锌纳米线是通过溶液化学方法合成的，银纳米颗粒是通过简单的“浸泡-光照”的方法沉积在氧化锌纳米线上的。本发明专利技术所获得的纳米银抗菌织物具有极为明显的长效抑菌能力，且银纳米颗粒尺寸小、不发生团聚，合成过程环境友好，同时该纳米银抗菌织物可回收、可重复使用。本发明专利技术所提供的纳米银抗菌织物可以用于单点水处理以减少水中的微生物含量，也可以用于医用敷料和医用织物，还可以作为抗菌空气过滤装置以避免生物气溶胶在通风、加热和空调系统上的富集。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种银系抗菌织物及其制备方法，属于抗菌纺织品的

技术介绍
抗生素的专利技术挽救了无数的生命，是人类历史上最重要的事件之一。然而，抗生素的滥用会通过免疫抑制导致人类对疾病抵抗力下降，同时使得细菌的抗药性不断增强。最近，由于一种新的细菌的出现使得全世界对于抗药性的关注急剧上升，这种名为NDM-1的超级细菌几乎对所有的抗生素都表现出极高的抗药性。2011年的世界卫生日也以“今天不采取行动，明天将无药可用”为主题，关注日益严重的细菌抗药性问题，呼吁全球的政策应对，以对抗抗生素的泛滥。纳米科技的发展，使得人们方便地合成银纳米颗粒。作为抗生素的替代品之一，银作为一种广谱和高效的抗菌剂重新进入人们的视野。虽然银纳米颗粒的抗菌活性的机理还不是特别清楚，但是，现有的研究指出，相比于块体银，银纳米颗粒可以更有效地释放银离子，并且可以与微生物有更好的接触。可能的抑菌机制包括银纳米颗粒导致的细胞膜破裂、含硫蛋白或含磷DNA功能的抑制和细菌线粒体呼吸系统的破坏，从而进一步导致细菌死亡。然而，将银作为一种抗菌材料仍然面临诸多挑战。第一，银纳米颗粒的尺寸最好足够小(<10nm)，这样相比于块体银，由于比表面积大和银离子释放效率高，可以获得更高的抗菌效率。第二，银纳米颗粒必须具有长效抑菌活性，这要求银纳米颗粒在储存的时候不能发生团聚，同时在实际使用中要表现出对细菌的长期抑制。第三，抗菌材料应当是可回收和可重复使用的，这样可以有效地减少银在环境中的暴露，从而避免潜在的生物安全性问题，包括环境、细胞毒性和人体健康的问题。第四，银纳米颗粒的合成应该是环境友好的，不使用有毒的或是腐蚀性的还原剂、有机溶剂和稳定剂等，这是避免潜在的生物安全性问题、同时使得抗菌材料可以实际应用的一个基本要求。有许多工作致力于解决上述这些问题。例如，刘等人报道了在甲苯中通过还原硝酸银获得油酸包覆的银纳米颗粒，并通过与石墨烯氧化物混合，获得可回收的银纳米颗粒(New J. Chem, 2011，35，1418)。吕及其合作者报道了通过在氢氧化钠中还原银离子，获得硅纳米线和银纳米颗粒的复合物，从而实现对细菌的长效抑制(Adv. Mater. 2010，22，5463)。但是，这些工作仍然有着其各自的缺点，人们很难想象，在实际使用的抗菌材料中使用甲苯、硫酸、N，N-二甲基甲酰胺、油酸(获得石墨烯氧化物时使用的化学品)和氢氧化钠等有害化学品，而碳材料和硅材料在人体内难以降解，特别是石墨和二氧化硅粉尘通过呼吸道进入人体后会造成石墨尘肺和硅肺等疾病，其长期的生物安全性仍有待考察。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种纳米银抗菌织物的制备方法。本专利技术的另一目的在于提供一种根据所述方法制备的纳米银抗菌织物。本专利技术的又一个目的在于提供所述纳米银抗菌织物的用途。本专利技术提供了一种纳米银抗菌织物的制备方法。其中，所述制备方法以织物为衬底，通过在织物上以溶液化学方法生长氧化锌纳米线，获得氧化锌纳米线/织物复合材料；随后将氧化锌纳米线/织物复合材料浸泡在硝酸银溶液中一段时间，通过光照还原银离子，在氧化锌纳米线上获得银纳米颗粒，获得银纳米颗粒/氧化锌纳米线/织物复合材料，即本专利技术所称的纳米银抗菌织物。所述的纳米银抗菌织物的制备方法包括以下步骤I)清洗织物，并将织物做亲水处理；亲水处理所用方法包括但不限于氧等离子体处理、紫外臭氧清洗；2)配制含有氧化锌纳米颗粒的溶液，将含有氧化锌纳米颗粒的溶液涂布到织物上，涂布所用方法包括但不限于滴涂、旋涂、提拉、浸溃；3)配制一定浓度的锌盐、六次甲基四胺、聚乙烯亚胺的水溶液；4)向第3)步所述的混合水溶液中加入一定浓度的氨水，或者铵盐与氢氧化钠的混合物，得到混合水溶液；5)将第2)步所得织物浸没在第4)步所得的混合水溶液中，在65° C-95° C的温度下反应0. 5到24小时，得到生长在织物上的氧化锌纳米线，获得氧化锌纳米线/织物复合材料；6)将第5)步所获得的氧化锌纳米线/织物复合材料浸泡在硝酸银溶液中12-72小时，随后通过光照在氧化锌纳米线上获得银纳米颗粒，获得银纳米颗粒/氧化锌纳米线/织物复合材料，即本专利技术所称的纳米银抗菌织物。更进一步，根据前述的方法，其中所述织物包括但不限于棉布、涤纶织物、尼龙织物、聚丙烯纤维织物、碳纤维织物；第2)步中所述含有氧化锌纳米颗粒的溶液是通过醋酸锌与氢氧化钠反应得到，该反应的化学方程式为Zn (CH3CO2) 2+2Na0H — Zn0+2Na (CH3CO2) 2+H20，该反应可以使用各种有机溶剂(有机溶剂有助于上述化学反应的稳定性)，包括乙醇、异丙醇、正丁醇等，所述有机溶剂优选为乙醇；第3)步中所述锌盐包括硝酸锌、硫酸锌、氯化锌或醋酸锌。所述的水溶液中锌盐浓度为IO-1OOmM,优选为25mM，反应原料优选为硝酸锌；六次甲基四胺的浓度为IO-1OOmM,优选为12. 5mM ;聚乙烯亚胺的浓度为1_20禮，优选为5mM，聚乙烯亚胺的分子量优选为800g/mol ；第4)步中混合水溶液中氨水的浓度为0. 3-0. 5mM，优选为0. 35mM ;所采用铵盐包括硝酸铵、硫酸铵、氯化铵，其在混合水溶液中浓度为0. 2-0. 3M，优选为0. 24M ;混合水溶液中氢氧化钠的浓度为100-150mM，优选为125mM ；第5)步中所述氧化锌纳米线的生长温度优选为65° C，生长时间优选为3小时；第6)步中所述硝酸银溶液的浓度为10_200mM，优选为IOOmM,所述硝酸银溶液的溶剂为去离子水与乙醇的混合物，去离子水与乙醇的体积比优选为1:9 ;所述氧化锌纳米线/织物复合材料浸泡在硝酸银溶液中的时间优选为48小时；所述光照条件优选为300W的氙灯，2分钟。氧化锌纳米线上银纳米颗粒的形成可以用光化学过程来解释。当复合材料受到紫外光照射时，在氧化锌纳米线中将会产生光生的导带电子和价带空穴。在“浸泡”过程中吸附在氧化锌表面的银离子会被束缚在氧化锌表面的电子还原。由于此时硝酸银浓度确定，银离子的总量有限(氧化锌远高于银离子的量)，同时在氧化锌表面存在许多反应位点，因此，在氧化锌表面上只能形成小尺寸的银纳米颗粒。氧化锌表面存在的众多的反应位点是由于氧化锌表面原子在长时间的浸泡过程中部分溶解，造成了许多表面缺陷。另一方面，本专利技术提供一种根据前述的方法制备的纳米银抗菌织物，其特点为织物上生长有氧化锌纳米线，氧化锌纳米线上沉积有银纳米颗粒。又一方面，本专利技术还提供一种所述纳米银抗菌织物的应用，包括可以用于单点水处理以减少水中的微生物含量，也可以用于医用敷料和医用织物，还可以作为抗菌空气过滤装置以避免生物气溶胶在通风、加热和空调系统上的富集。本专利技术的优点在于第一，本专利技术的制备方法所获得的纳米银抗菌织物上银纳米颗粒尺寸小，由于比表面积大和银离子释放效率的提高，可以获得更好的抗菌效率；第二，本专利技术所获得纳米银抗菌织物中，由于银纳米颗粒沉积在氧化锌纳米线上，银纳米颗粒在存储时不发生团聚，有助于维持纳米银抗菌织物的抗菌活性，同时在实际使用中表现出对细菌的长期抑制。(通过实验已证明，纳米银抗菌织物72小时的长效抗菌能力优于商品化的纳米银抗菌敷料“爱银康”，并且能够重复使用多次4次，多次使用效果也优于“爱银康”。)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米银抗菌织物的制备方法，其特征在于，所述方法以织物为衬底，通过在织物上以溶液化学方法生长氧化锌纳米线，获得氧化锌纳米线/织物复合材料，随后将氧化锌纳米线/织物复合材料浸泡在硝酸银溶液中，通过光照还原银离子，在氧化锌纳米线上获得银纳米颗粒，获得银纳米颗粒/氧化锌纳米线/织物复合材料，即所称的纳米银抗菌织物；所述氧化锌纳米线/织物复合材料的制备方法具体包括：清洗织物，并将织物做亲水处理；将含有氧化锌纳米颗粒的溶液涂布到织物上；将所得织物浸没在混合水溶液中，在65°C?95°C的温度下反应0.5到24小时，得到生长在织物上的氧化锌纳米线，获得氧化锌纳米线/织物复合材料；所述的混合水溶液首先配制锌盐、六次甲基四胺、聚乙烯亚胺的水溶液；然后向所述的水溶液中加入氨水或铵盐与氢氧化钠的混合物得到混合水溶液；所述在氧化锌纳米线上获得银纳米颗粒具体为：将所述氧化锌纳米线/织物复合材料浸泡在硝酸银溶液中12?72小时，随后通过光照在氧化锌纳米线上获得银纳米颗粒，获得银纳米颗粒/氧化锌纳米线/织物复合材料，即所称的纳米银抗菌织物。

【技术特征摘要】
1.一种纳米银抗菌织物的制备方法，其特征在于，所述方法以织物为衬底，通过在织物上以溶液化学方法生长氧化锌纳米线，获得氧化锌纳米线/织物复合材料，随后将氧化锌纳米线/织物复合材料浸泡在硝酸银溶液中，通过光照还原银离子，在氧化锌纳米线上获得银纳米颗粒，获得银纳米颗粒/氧化锌纳米线/织物复合材料，即所称的纳米银抗菌织物；所述氧化锌纳米线/织物复合材料的制备方法具体包括清洗织物，并将织物做亲水处理；将含有氧化锌纳米颗粒的溶液涂布到织物上；将所得织物浸没在混合水溶液中，在65° C-95° C的温度下反应O. 5到24小时，得到生长在织物上的氧化锌纳米线，获得氧化锌纳米线/织物复合材料；所述的混合水溶液首先配制锌盐、六次甲基四胺、聚乙烯亚胺的水溶液；然后向所述的水溶液中加入氨水或铵盐与氢氧化钠的混合物得到混合水溶液；所述在氧化锌纳米线上获得银纳米颗粒具体为将所述氧化锌纳米线/织物复合材料浸泡在硝酸银溶液中12-72小时，随后通过光照在氧化锌纳米线上获得银纳米颗粒，获得银纳米颗粒/氧化锌纳米线/织物复合材料，即所称的纳米银抗菌织物。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含有氧化锌纳米颗粒的溶液通过醋酸锌与氢氧化钠反应得到，该反应的化学方程式为Zn (CH3CO2) 2+2Na0H — Zn0+2Na (CH3CO2) 2+H20,该反应中加入有机溶剂，包括乙醇、异丙醇或正丁醇。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述亲水处理采用氧等离子体或紫外臭氧处理；所述涂布的方法包括滴涂、旋涂、提拉或浸溃。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐皓颖，李舟，牛永山，闫岭，樊瑜波，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：