[發明專利]一種可見光響應的光催化抗菌劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202210694794.0
• 申請日: 2022-06-17
• 公開（公告）號: CN115055209A
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 張愛琴;喬琪凱;費鵬飛;裴震;郭建棟;王子豪;賈虎生;許并社
• 申請（專利權）人: 太原理工大學;山西浙大新材料與化工研究院
• 主分類號: B01J31/22
• 分類號: B01J31/22;C08G83/00;A61L2/08;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京合創致信專利代理有限公司 16127
• 代理人: 劉素霞

本發明屬于光催化抗菌材料技術領域，具體涉及一種可見光響應的光催化抗菌劑及其制備方法和應用。本發明的可見光響應的光催化抗菌劑的制備方法包括下述步驟：(1)合成ZIF?8金屬有機框架材料；(2)采用異氰酸酯對ZIF?8進行改性，即得所述可見光響應的光催化抗菌劑。本發明采用異氰酸酯對ZIF?8進行改性，可顯著提高ZIF?8的光響應范圍，制備得到可見光響應的光催化抗菌劑，提高ZIF?8的光催化抗菌性能。

技術領域

本發明屬于光催化抗菌材料技術領域，具體涉及一種可見光響應的光催化抗菌劑及其制備方法和應用。

背景技術

在眾多抗菌材料中，MOFs 材料因其由于金屬和有機配體的高度可選擇性，且金屬與配體問的連接方式各異，使得MOFs呈現了極其豐富的結構多樣性。同時MOFs結構還具有高度的有序性，一定程度上的可設計性和可剪裁性，其高度發達的孔結構使得它具有超高的比表面積(多數超過1000m²/g，甚至已有不少MOFs比表面積超過5000m²/g)。這使得MOFs抗菌劑的改性可能性超越了許多材料，而ZIF-8 材料生物易降解、生物相容性好、不易使細菌產生耐藥以及光熱穩定性高在 MOFs中脫穎而出。

快速、有效且不含抗生素的光催化滅菌越來越被關注，光催化劑在高溫或在光照下產生的活性氧自由基(ROS)可以在一定程度上殺死細菌，具有活性高，化學穩定性好，選擇性高、對正常組織損傷小，易于合成，成本低廉和無毒等許多優點。但ZIF-8的光響應范圍局限于紫外光區，限制了其可見光方面的應用。因此，研發可見光響應的ZIF-8抗菌劑具有廣闊的應用前景。

目前，拓展光催化材料在可見光驅動的改性策略主要是構筑異質結，即引入結構與帶隙合適的半導體以提升光吸收及光生載流子的遷移率。例如 Zuo等通過將AgCl納米顆粒沉積在ZIF-8晶體中，然后在紫外光照射下將部分AgCl納米顆粒中的Ag+離子還原為Ag0物種，成功制備了一種新型的可見光驅動等離子體光催化劑Ag/AgCl@ZIF-8。然而該方法存在工藝復雜、成本高、能量損失大、復合效果差等問題。

因此，需要提供一種針對上述現有技術不足的改進技術方案。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可見光響應的光催化抗菌劑及其制備方法和應用，以解決現有技術中ZIF-8的光響應范圍局限于紫外光區的技術問題。因此本發明通過化學結合方法對ZIF-8進行改性，以拓展其光響應范圍，提高光催化性能。

為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種可見光響應的光催化抗菌劑的制備方法，其特征在于，包括下述步驟：(1)合成ZIF-8金屬有機框架材料；(2)采用異氰酸酯對ZIF-8進行改性，即得所述可見光響應的光催化抗菌劑。

優選地，所述ZIF-8金屬有機框架材料采用包括六水合硝酸鋅和2-甲基咪唑在內的原料制備得到。

優選地，所述ZIF-8金屬有機框架材料采用包括下述步驟的方法制備得到：(I)將所述六水合硝酸鋅分散于無水甲醇中得到溶液A，將所述2-甲基咪唑分散于無水甲醇中得到溶液B；(II)將所述溶液A加入到溶液B中，室溫攪拌1h后，靜置10h；(III)將經步驟(II)處理所得溶液離心，并對離心所得固體進行洗滌、干燥和研磨，即得所述ZIF-8金屬有機框架材料。

優選地，所述六水合硝酸鋅和2-甲基咪唑的摩爾比為1∶8。

優選地，步驟(2)包括：將所述ZIF-8分散于溶劑中，加入所述異氰酸酯攪拌反應，攪拌反應結束后除去所述溶劑，即得所述可見光響應的光催化抗菌劑。

優選地，所述ZIF-8和異氰酸酯的質量體積比為1∶(5-10)。

優選地，步驟(2)中所述攪拌反應的時間為1-4h。

優選地，步驟(2)中，所述異氰酸酯為甲苯-2，4-二異氰酸酯；所述溶劑為二氯甲烷。