CN104855419B - 一种纳米介孔羟基锡酸锌修饰氧化石墨烯杂化抗菌剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种纳米介孔羟基锡酸锌修饰氧化石墨烯杂化抗菌剂及其制备方法，属于杂化材料制备技术领域，所述杂化抗菌剂中纳米介孔羟基锡酸锌的粒径为30‑80纳米；羟基锡酸锌的孔尺度为1‑5纳米；氧化石墨烯在抗菌剂中的重量比为2.5‑10%。本发明方法得到的羟基锡酸锌为介孔材料，比表面积大，因此，其吸附能力更强，抑菌和杀菌能力也增强；同时，由于氧化石墨烯也具有杀菌能力，羟基锡酸锌和氧化石墨烯杂化得到的抗菌剂的抑菌和杀菌能力进一步得到增强。除此之外，本发明提供的制备方法具有步骤简单、原料廉价易得、反应条件温和等特点，其产率高、生产成本低，适合大规模工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于杂化材料制备技术领域，具体涉及一种纳米介孔羟基锡酸锌修饰氧化石墨烯杂化抗菌剂及其制备方法。
背景技术
随着科技的发展和人民生活水平的不断提高，人们对生存环境的质量和卫生水平提出了更高的要求，特别是对健康的意识也在不断增强。然而，各种各样的致病微生物在自然界分布非常广泛，并在一定条件下生长、繁殖，甚至变异，不仅会引起各种材料的分解、变质和腐败，还威胁着人类的健康。抗菌材料及制品的开发和应用可以从材料角度控制和减缓细菌微生物对人们生活的污染及危害，受到了人们越来越多的关注。因而，研发高效、无毒、效力持久的抗菌产品成为抗菌领域的一大热点，成为一项与人类健康息息相关的重要课题。
无机抗菌剂与有机类、天然类抗菌剂相比，具有长效、不产生耐药性、无毒副作用等优点，特别是其突出的缓释性和良好的耐热性，因而具有极大的发展潜力。近年来，许多研究发现纳米羟基锡酸锌和氧化石墨烯均具有良好的抗菌性能。因此，本发明通过一种简单的方法制备了纳米介孔羟基锡酸锌修饰的氧化石墨烯杂化抗菌剂。该抗菌剂结合了羟基锡酸锌和氧化石墨烯的抗菌性能，具有良好的抑菌杀菌作用。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种纳米介孔羟基锡酸锌修饰氧化石墨烯杂化抗菌剂，同时还提供了该产品的制备方法。
基于上述目的，本发明采取了如下技术方案：
一种纳米介孔羟基锡酸锌修饰氧化石墨烯杂化抗菌剂，所述杂化抗菌剂中纳米介孔羟基锡酸锌的粒径范围为30-80纳米；羟基锡酸锌的孔尺度为1-5纳米；氧化石墨烯在抗菌剂中的重量比为2.5-10%。
上述杂化抗菌剂的制备方法：将锌盐、锡酸盐、氧化石墨烯加入反应介质中搅拌反应1-6h，反应温度为0-60℃，反应结束后过滤、干燥即得。
较好地，所述锌盐在反应介质中的摩尔浓度为0.005-0.01mol/L，锡酸盐在反应介质中的摩尔浓度为0.005-0.01mol/L；所述锌盐与锡酸盐的摩尔比为1:（0.5-2）；所述反应介质为水和乙醇中的至少一种。
具体地，所述锌盐为硝酸锌、氯化锌、硫酸锌、乙酸锌中的任意一种或两种以上混合。
所述锡酸盐为锡酸钠和锡酸钾的一种或两种的混合。
本发明方法得到的羟基锡酸锌为介孔材料，比表面积大，因此，其吸附能力更强，抑菌和杀菌能力也增强；同时，由于氧化石墨烯也具有杀菌能力，羟基锡酸锌和氧化石墨烯杂化得到的抗菌剂的抑菌和杀菌能力进一步得到增强。试验证实：本发明的纳米介孔羟基锡酸锌修饰氧化石墨烯杂化抗菌剂在水可以以较高浓度分散在水中，不会分解且不会产生不可逆的团聚，纳米介孔羟基锡酸锌修饰氧化石墨烯杂化抗菌剂对大肠杆菌具有较好的抑菌和杀菌性能。
除此之外，本发明提供的制备方法具有步骤简单、原料廉价易得、反应条件温和等特点，其产率高、生产成本低，适合大规模工业化生产。
附图说明
图1是实施例1-4所得产物的透射电镜图；
图2是实施例1-4所得产物对大肠杆菌（E.coli）的抑菌率曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
称取0.14g七水硫酸锌、0.13g三水锡酸钠、0.005g氧化石墨烯（根据Hummers 和Offeman法制备，下同。）置于250mL反应器中，加入100ml蒸馏水，搅拌反应6h，反应温度控制在0℃，反应结束后过滤、干燥，所得产品即为纳米介孔羟基锡酸锌修饰氧化石墨烯杂化抗菌剂。
图1-a图片是所得产品的透射电镜照片，从图中可以看出纳米介孔羟基锡酸锌的粒径为30-50nm；纳米介孔羟基锡酸锌的孔洞约为1-5nm。
实施例2
称取0.10g氯化锌、0.13g三水锡酸钠、0.01g氧化石墨烯置于250mL反应器中，加入50ml无水乙醇和50ml蒸馏水，搅拌反应4h，反应温度控制在20℃，反应结束后过滤、干燥，所得产品即为纳米介孔羟基锡酸锌修饰氧化石墨烯杂化抗菌剂。
图1-b图片是所得产品的透射电镜照片，从图中可以看出纳米介孔羟基锡酸锌的粒径为40-60nm；纳米介孔羟基锡酸锌的孔洞约为1-5nm。
实施例3
称取0.22g二水乙酸锌、0.27g三水锡酸钠、0.02g氧化石墨烯置于250mL反应器中，加入40mL无水乙醇和60mL蒸馏水，搅拌反应2h，反应温度控制在40℃，反应结束后过滤、干燥，所得产品即为纳米介孔羟基锡酸锌修饰氧化石墨烯杂化抗菌剂。
图1-c图片是所得产品的透射电镜照片，从图中可以看出纳米介孔羟基锡酸锌的粒径为30-60nm；纳米介孔羟基锡酸锌的孔洞约为1-5nm。
实施例4
称取0.3g六水硝酸锌、0.3g三水锡酸钾、0.04g氧化石墨烯置于250mL反应器中，加入100ml蒸馏水，搅拌反应1h，反应温度控制在60℃，反应结束后过滤、干燥，所得产品即为纳米介孔羟基锡酸锌修饰氧化石墨烯杂化抗菌剂。
图1-d图片是所得产品的透射电镜照片，从图中可以看出纳米介孔羟基锡酸锌的粒径为70-80nm；纳米介孔羟基锡酸锌的孔洞约为1-5nm。
分散性实验：
实施例1-4所得产品在水中的分散性能试验结果见表1。结果表明：纳米介孔羟基锡酸锌修饰氧化石墨烯杂化抗菌剂可以以较高浓度分散在水中，不会分解且不会产生不可逆的团聚。
下表1为纳米介孔羟基锡酸锌修饰氧化石墨烯水中分散性能。
表1纳米介孔羟基锡酸锌修饰氧化石墨烯水中分散性能
抑菌率实验：
测试方法：①菌悬液的配置：无菌操作区4℃保存的大肠杆菌菌种（宝生物工程（大连）有限公司，JM109）接种于5mL牛肉膏蛋白胨新鲜培养基（牛肉膏5.0g、蛋白胨10.0g、NaCl5.0g、琼脂20.0g、水1000mL、pH7.0）斜面上，放入37℃恒温箱中培养18h；用10mL无菌生理盐水调配成菌悬液。采用平板菌落计数法测试菌悬液的浓度，结果表明菌悬液中含菌量为108 colony-forming units (cfu)/ml。②在灭菌的4mL肉汤培养基（北京奥博星生物技术有限责任公司）的试管中加入实施例1-4制备的纳米介孔羟基锡酸锌修饰的氧化石墨烯杂化抗菌剂（浓度为0.02mg/mL，对照组浓度为0）；然后用微量移液枪向各试管中分别加入40µL菌悬液，震荡均匀后放入恒温培养箱中37℃培养；分别与6、12、24、36h时取出相应试管用分光度剂测其透光率T。通过如下公式计算抑菌率。
抑菌率= ×100%；OD值=lg1/T
实施例1-4所得产品对大肠杆菌（E.coli）抑菌率曲线见图2，其中1代表实施例1产品，依次类推，从图2可知，所得产品（0.02mg/mL）具有较好的抑菌性能。
Claims (2)
1.一种纳米介孔羟基锡酸锌修饰氧化石墨烯杂化抗菌剂，其特征在于，所述杂化抗菌剂中纳米介孔羟基锡酸锌的粒径为30-80纳米；羟基锡酸锌的孔尺度为1-5纳米；氧化石墨烯在抗菌剂中的重量比为2.5-10%，按下述制备方法获得：将锌盐、锡酸盐、氧化石墨烯加入反应介质中搅拌反应1-6h，反应温度为0-60℃，反应结束后过滤、干燥即得；所述锌盐在反应介质中的摩尔浓度为0.005-0.01mol/L，锡酸盐在反应介质中的摩尔浓度为0.005-0.01mol/L；所述锌盐与锡酸盐的摩尔比为1:（0.5-2）；所述反应介质为水和乙醇中的至少一种；所述锌盐为硝酸锌、氯化锌、硫酸锌、乙酸锌中的任意一种或两种以上混合；所述锡酸盐为锡酸钠和锡酸钾中的一种或两种的混合。
2.一种权利要求1所述的纳米介孔羟基锡酸锌修饰氧化石墨烯杂化抗菌剂的制备方法，其特征在于，将锌盐、锡酸盐、氧化石墨烯加入反应介质中搅拌反应1-6h，反应温度为0-60℃，反应结束后过滤、干燥即得；所述锌盐在反应介质中的摩尔浓度为0.005-0.01mol/L，锡酸盐在反应介质中的摩尔浓度为0.005-0.01mol/L；所述锌盐与锡酸盐的摩尔比为1:（0.5-2）；所述反应介质为水和乙醇中的至少一种；所述锌盐为硝酸锌、氯化锌、硫酸锌、乙酸锌中的任意一种或两种以上混合；所述锡酸盐为锡酸钠和锡酸钾中的一种或两种的混合。
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