[發明專利]納米鋅復合抗菌材料的制備方法及應用

有效

• 申請號: 201710385436.0
• 申請日: 2017-05-26
• 公開（公告）號: CN107163654B
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 劉芳;姜國飛;趙朝成;李旭飛;王永強;劉春爽;孫娟;戴業欣;柴晴雯
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: C09D5/14
• 分類號: C09D5/14;C09D175/04;A01N59/16;A01N59/00;A01P1/00;C02F1/50
• 代理公司: 青島清泰聯信知識產權代理有限公司 37256
• 代理人: 欒瑜

本發明提供了一種納米鋅復合抗菌材料的制備方法及應用，屬于環境工程領域，尤其涉及抗菌材料領域，制備得到的納米鋅復合抗菌材料殺菌效果好，能夠制備得到抗菌涂料。該納米鋅復合抗菌材料的制備方法，具體包括如下步驟：將納米氧化鋅加入到N?甲基吡咯烷酮中，超聲處理，得到溶液Ⅰ；向上述溶液Ⅰ中加入硅烷偶聯劑，超聲處理，得到溶液Ⅱ；將溶液Ⅱ離心得沉淀，沉淀洗滌，干燥；將干燥后的沉淀與氧化石墨烯混合于N,N?二甲基乙酰胺溶液中，超聲處理，得到溶液Ⅲ；將溶液Ⅲ離心得沉淀，沉淀洗滌，干燥，即得納米鋅復合抗菌材料。

技術領域

本發明涉及環境工程領域，尤其涉及抗菌材料，具體涉及一種納米鋅復合抗菌材料的制備方法及應用。

背景技術

工業循環冷卻水具有溫度適宜(30～40℃)、溶解氧含量高等特點，極易導致微生物在冷卻水系統中大量繁殖，從而造成輸水水質惡化，形成生物粘泥，導致傳熱效率下降、管道腐蝕、輸水管道能耗增加、堵塞冷卻設備及輸水管道等，使工業企業的正常運行受到威脅。

為控制微生物腐蝕及生物粘泥的形成，目前常用的方法是化學抗菌技術，即在循環冷卻水系統中添加化學抗菌劑，如含氯基、季磷鹽等抗菌劑。其效果看似比較明顯，但是其投資較大、運行費用高、管理難度大，同時改變了水中的化學成分而容易對環境造成二次污染，尤其是添加磷系水處理劑的循環冷卻水系統，隨著磷的排放會造成水體富營養化，嚴重影響生態環境。目前，綠色無污染的循環冷卻水系統抗菌劑亟需研究。

在具有抗菌潛力的納米材料中，金屬納米粒子是最具發展潛能的納米抗菌材料之一。納米ZnO由于比表面積的增大，使其與周圍環境相互作用增強，因此抗菌性能更好，可有效抑制革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌的生長，甚至對耐高溫、耐高壓的細菌孢子也有抗菌活性。研究表明，氧化鋅水溶液中活性氧的含量有所增加，特別是羥基自由基、過氧化氫及單線態氧，這些都與氧化鋅的抗菌性能相關，特別是過氧化氫。

基于納米氧化鋅的廣譜抗菌性能及其安全性，如果將其與其它納米材料制備成復合物，可能更有利于其獲得更好的抗菌性能并拓展其應用領域。氧化石墨烯(GrapheneOxide，GO)是通過剝離氧化石墨的方法得到的一種層狀納米材料，通常是將石墨與強氧化劑(如硫酸、硝酸和高錳酸鉀等)進行反應得到的。由于氧化石墨烯易于吸附無機納米粒子的特性，可將納米氧化鋅顆粒負載其上。但是，現有的氧化石墨烯納米氧化鋅復合物的殺菌效率低，不能夠在較低用量下達到較高的殺菌效果，用于冷卻水系統的過程中，成本較高且殺菌效果并不理想。

發明內容

本發明的目的在于提供一種納米鋅復合抗菌材料的制備方法及應用，殺菌效果好，能夠制備得到抗菌涂料用于循環冷卻水系統，涂于循環冷卻水系統管壁后，能夠有效的殺死循環水中的微生物，用量少，殺菌率高且成本較低。

本發明的一方面提供了納米鋅復合抗菌材料的制備方法，具體包括如下步驟：

將納米氧化鋅加入到N-甲基吡咯烷酮中，超聲處理，得到溶液Ⅰ；

向上述溶液Ⅰ中加入硅烷偶聯劑，超聲處理，得到溶液Ⅱ；

將溶液Ⅱ離心得沉淀，沉淀洗滌，干燥；

將上述干燥后的沉淀與氧化石墨烯混合于N,N-二甲基乙酰胺溶液中，超聲處理，得到溶液Ⅲ；

將溶液Ⅲ離心得沉淀，沉淀洗滌，干燥，即得納米鋅復合抗菌材料。

作為優選技術方案，所述納米氧化鋅與N-甲基吡咯烷酮的質量體積比為1：10-30g/ml；所述納米氧化鋅與硅烷偶聯劑的質量體積比為1:15-25g/ml。

作為優選技術方案，所述干燥后的沉淀與氧化石墨烯的質量比為1.5-3：1，所述干燥后的沉淀與氧化石墨烯的總質量與N,N-二甲基乙酰胺溶液的體積比為：1：50-100g/mL。

作為可選技術方案，所述沉淀洗滌為用無水乙醇洗滌3-5次，所述干燥為烘箱中干燥24-48h。