[發明專利]一種碳化鈮納米材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202110308858.4
• 申請日: 2021-03-23
• 公開（公告）號: CN112777597A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 周海鈴;陳懷俊
• 申請（專利權）人: 上海簡巨醫學生物工程有限公司
• 主分類號: C01B32/914
• 分類號: C01B32/914;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 合肥市科融知識產權代理事務所(普通合伙) 34126
• 代理人: 晉圣智

本發明適用于納米活性材料技術領域，提供了一種碳化鈮納米材料及其制備方法，該碳化鈮納米材料的制備方法包括以下步驟：以五氧化二鈮為鈮源，以丙酮、活性炭、石墨、石墨烯中的至少一種為碳源，將鈮源、碳源和還原劑進行混合后，再進行微波輔助反應，得到反應粉末；將反應粉末置于酸溶液中進行酸浸后，再經干燥和過濾處理，得到所述碳化鈮納米材料。本發明實施例提供的制備方法，可以使五氧化二鈮中氧逸出，然后通過在Nb晶體中逐漸加碳源而碳化還原形成NbC。本發明通過采用了微波輔助反應的方法，既可以大大降低反應所需溫度，減少能源損耗，而且其制備的碳化鈮納米材料形貌粒徑較均勻，易于進行表面功能化。

技術領域

本發明屬于納米活性材料技術領域，尤其涉及一種碳化鈮納米材料及其制備方法。

背景技術

隨著醫用植入物的大量使用，醫用植入物相關感染日益被認為是一個棘手的全球公共衛生問題。入侵細菌傾向于迅速粘附到生物活性植入物表面并形成生物膜，從而在存在敵意的宿主環境中生存。生物膜的聚合基質抵抗抗生素和免疫細胞的滲透，與浮游細菌相比表現出極大的抵抗力?？紤]到生物被膜的形成是種植體相關感染的主要病理特征，細菌附著是生物被膜形成的主要原因，人們已經做出了廣泛的努力來開發含有抗菌劑的植入物。到目前為止，這些設計主要是抑制細菌粘附，對已經形成的生物膜影響有限。此外，由于銀等傳統抗菌離子的長期使用，耐銀細菌已經報告，這是對傳統治療方案可能誘導耐藥性的警告。在抗菌藥物和抗菌膜開發中缺乏有效策略的情況下，受納米醫學等領域進展啟發的創新方法越來越受到人們的青睞，以實現創新型抗菌劑。

Mxene顯示出良好的抗菌性能。碳化鈮是生物降解性MXene的一種。碳化鈮具有氧化應激響應的生物降解性，殺菌后在富含H₂O₂的感染性微環境(IME)中會逐漸降解。碳化鈮能夠通過下調細菌能量代謝途徑，抑制生物膜的形成，通過激活輔助基因調節來破壞生物膜，促進生物膜的脫落，從而直接消除細菌。降低了根除細菌所需的溫度，并減輕了可能的正常組織損傷。能夠清除感染微環境中過量的活性氧，從而減輕促炎反應。

據報道，Li等人以類石墨和五氧化二鈮在1150℃的化學反應合成碳化鈮的固相反應工藝。通過化學反應合成碳化鈮粉末。還有人以碳納米管、氯化鈮和氫氣為原料，在900℃下合成了碳化鈮納米線。

以上碳化鈮納米材料的制備方法都存在著反應溫度較高、原料成本高、能源損耗較高、工藝復雜、操作不便等缺點，而且還存在制得的納米顆粒形貌粒徑較不均勻等問題。

發明內容

本發明實施例的目的在于提供一種碳化鈮納米材料的制備方法，旨在解決背景技術中提出的問題。

本發明實施例是這樣實現的，一種碳化鈮納米材料的制備方法，其包括以下步驟：

以五氧化二鈮為鈮源，以丙酮、活性炭、石墨、石墨烯中的至少一種為碳源，將鈮源、碳源和還原劑進行混合后，再進行微波輔助反應，得到反應粉末；

將反應粉末置于酸溶液中進行酸浸后，再經干燥和過濾處理，得到所述碳化鈮納米材料。

其中，石墨烯在反應過程中與氧化鈮的接觸面積大，更容易奪取五氧化二鈮網絡結構中的氧。

作為本發明實施例的一個優選方案，所述鈮源與碳源的摩爾比為1:(1~20)。

作為本發明實施例的另一個優選方案，所述鈮源與還原劑的摩爾比為1:(1~10)。

作為本發明實施例的另一個優選方案，所述還原劑為鎂、鋁、鋅和鐵中的至少一種。

作為本發明實施例的另一個優選方案，所述還原劑為鎂。

作為本發明實施例的另一個優選方案，所述酸溶液為強酸溶液，譬如鹽酸、硝酸和硫酸等。

作為本發明實施例的另一個優選方案，所述酸溶液為鹽酸溶液，其質量百分比濃度為40%~60%。