[發明專利]銅摻雜碳量子點的制備方法及應用

有效

• 申請號: 201810440595.0
• 申請日: 2018-05-10
• 公開（公告）號: CN108822838B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 楊亞玲;劉瑞琦
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C09K11/65
• 分類號: C09K11/65;B01J23/72;A01N59/20;A01P1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種銅摻雜碳量子點的制備方法，利用具有飽和席夫堿平面結構Na₂[Cu(EDTA)]為摻雜金屬碳量子點的碳源及摻雜金屬，經熱分解處理后，轉變成銅配位的帶有石墨結構的銅摻雜碳量子點，該量子點具有高的熒光產率，可見光照射下，產生的強氧化性羥自由基·OH能夠穿透細菌的細胞壁，進入菌體，阻止成膜物質的傳輸，阻斷其呼吸系統和電子傳輸系統，從而有效地殺滅細菌；在可見光照射45 min后，銅摻雜碳量子點對大腸桿菌的殺菌率達100%，由于銅離子本身就為廣譜殺菌劑，銅摻雜碳量子點作為一種有效光催化劑，可見光照射產生活性氧自由基，二者協同作用增強了對大腸桿菌光催化殺菌效果。

技術領域

本發明屬于化工技術領域，具體是涉及一種銅摻雜碳量子點的制備方法及銅摻雜碳量子點對大腸桿菌光催化抑菌的應用。

背景技術

大腸桿菌是水體及食品污染程度的重要指示菌，是腸道中最普遍、數量最多的一類細菌，近年來，由于大腸桿菌引發的食品安全事件層出不窮，每年由大腸桿菌引發的病例多達6.4億，在我國，大腸桿菌是引起我國居民腹瀉的首要病源，環境中的大腸桿菌己經成為人類病原存在的一個重要指標,成為環境保護、食品衛生、飲水衛生和流行性病學領域中最重要的研究對象之一。銅是一種天然的金屬元素，帶正電的銅離子和帶負電的細菌易結合，并且易穿透細菌的細胞壁與細胞內的基因DNA和RNA結合，破壞細菌的蛋白質和呼吸酶，進而造成細 菌的死亡，達到殺菌滅菌的作用。此外2008年美國國家環境保護局明確指出并認可了銅元素的高效抑菌性。碳量子點(CQDs) 納米材料具有較寬的吸收光譜和較高的吸收系數、無毒、化學性能穩定、原料豐富、制備方法簡單等特性，其良好的電導性有利于電荷的傳輸；然而目前碳量子點的研究大都集中在碳量子點的光發射性能上，對碳量子點光催化性能的研究較少，碳量子點加強TiO₂光催化性能研究取得一定成果。乙二胺四乙酸（EDTA）及Na₂[Cu(EDTA)]絡合物具有飽和席夫堿結構，同時銅化合物本身就是一種能在可見光下進行電子轉移的商業化的光催化劑。因此，帶有飽和席夫堿平面結構的Na₂[Cu(EDTA)]為摻雜金屬碳量子點的極好原料，同時提供碳及金屬，輔以抗壞血酸，既可提供碳源，又可作為銅還原劑，經熱分解處理后，結構由飽和席夫堿平面結構轉變成銅配位的帶有石墨的銅摻雜碳量子點，有利用于光催化進行。銅摻雜碳量子點的光催化作用與銅的高效抑菌性二者協同作用，使其對大腸桿菌有高效的抑菌、殺菌作用。

發明專利（申請號201510981493.6）公開了一種可見光催化復合抗菌材料及其制備方法，利用碳量子點與氧化鋅相復合，通過碳量子點提高ZnO的可見光催化活性，復合物在可見光條件下具有良好的抗菌性能；發明專利（申請號201610738245.3）公開了一種多孔石墨烯載銀/二氧化鈦抗菌復合材料及制備方法，用于提高抗菌性能。目前對微生物抑菌抗菌的物質一類集中在納米銀復合物，催化劑大都集中在提高TiO₂光催化性能上，當然也包括與碳材料的結合。

發明內容

本發明的目的是提供一種銅摻雜碳量子點的制備方法及其對大腸桿菌光催化抑菌的方法，利用銅摻雜碳量子點的強催化作用與銅的高效抑菌性，制備一種在可見光下能有效對大腸桿菌光催化有效抑菌殺菌的光催化劑。

本發明的目的通過以下技術方案予以實現：

除非另有說明，本發明所采用的百分數均為重量百分數。

銅摻雜碳量子點的制備方法如下：取1.6-2.0g Na₂[Cu(EDTA)]和0.1-0.3 g抗壞血酸混合均勻，放置于高溫管式爐中300 ℃焙燒2-3 h，焙燒完成后，將黑色產物磨碎，溶解在100 mL去離子水中，并超聲20-30 min；然后將黑色懸濁液離心15-20 min，取上清液過0.22 μm濾膜；取濾液，于60-65 ℃下真空干燥24 h，即制得銅摻雜碳量子點。

所述離心是在10000-15000 rpm下進行。