CN106475022B - 一种活性抗菌微球及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种活性抗菌微球的制备方法，属于微球技术领域中活性抗菌微球及其制备方法，本发明的制备方法是将硝酸银和抗坏血酸分别溶解于去离子水中，在磁性搅拌下混合后，超声分散形成微乳液体系；再在反应釜中发生水热反应，离心后并用水和无水乙醇进行清洗；最后进行干燥，在保护气体气氛下退火处理，停止加热后冷却，制得活性抗菌微球。本发明制得的活性抗菌微球中纳米银镶嵌在碳球基体上。本发明的银纳米颗粒均匀稳定的分散在碳球表面，使得每个银颗粒都能发挥杀菌抗菌结果，大大提高了抗菌效率，且高度分散的银纳米颗粒具有洁净表面，无配体包裹，能维持银纳米粒子颗粒的小尺寸和分散效果。

Description

一种活性抗菌微球及其制备方法
技术领域
本发明属于微球技术领域，尤其涉及一种活性抗菌微球及其制备方法。
背景技术
纳米技术是在纳米结构水平上制造新型材料或微型器件的科学技术，纳米结构通常是指尺寸在100nm以下的微小结构。按维度来分，纳米材料可分为纳米粒材料、纳米纤维材料、纳米层状或纳米膜材料。为了充分发挥纳米材料的作用，将其与其它材料复合制备纳米复合材料是材料发展的趋势。根据基体的不同，纳米复合材料可分为金属基、无机非金属基和聚合物基纳米复合材料，其中聚合物基纳米复合材料由于优异的加工性能成为人们的研究热点。
目前，很多技术可以制备出可靠的、尺寸可控的活性纳米抗菌微球，包括真空热气相沉积、电子束平印术、激光脉冲沉积、缓冲层辅助生长、化学气相沉积、气体冷凝和团簇离子束冷凝技术、电化学沉积、溶胶凝胶法、沉积-沉淀法和浸渍法。通常在液相反应体系制备技术中，要加入表面活性剂或者封端剂，来防止纳米粒子的团聚，限制纳米粒子的长大。但这些有机物的存在经常会妨害纳米粒子的直接应用。例如，当纳米颗粒被二嵌段共聚物包裹时，纳米颗粒的表面最终会形成一层碳或者碳化物，如果不对纳米颗粒进行进一步处理，会导致催化剂在使用过程中中毒。而对这些颗粒表面进行处理非常耗时耗力，所以如何一步得到表面洁净的纳米颗粒特别重要。然而，现有的活性纳米抗菌微球，虽然性能可靠、尺寸可控，但仍有大量问题存在，尤其是不能得到无配体包裹的、表面洁净的单分散纳米粒子。
发明内容
本发明的目的是提供一种活性抗菌微球及其制备方法。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案来实现：
一种活性抗菌微球制备方法包括具体步骤如下：
步骤一，将质量比为1：2～1：1的硝酸银和抗坏血酸分别溶于去离子水，混合搅拌均匀；
步骤二，超声分散后制得微乳液；
步骤三，将微乳液在反应釜中120℃～180℃下水热反应，反应时间6h～24h；
步骤四，冷却后进行离心并用水和无水乙醇清洗，在60℃下干燥至少2小时，制得活性抗菌微球前驱体；
步骤五，将活性抗菌微球前驱体在氩气或氮气气氛中加热至600℃～800℃，停止加热后，冷却到室温，制得活性抗菌微球。
步骤二中，超声频率为30HZ，超声时间为15min～30min。
优选的，水热反应温度为180℃，反应时间为10h。
优选的，在氩气或氮气气氛中加热时，以5℃/min加热速率进行，加热至800℃。
由上述方法制得的是由纳米银镶嵌在碳球基体上形成活性抗菌微球。该活性抗菌微球的尺寸为5μm-100μm，纳米银的尺寸为20nm-100nm。
本发明相对于现有技术相比具有以下显著的优点：1、本发明利用水热碳反应来降低银纳米粒子颗粒的表面能，避免可使用表面活性剂和任何添加封端剂，进而降低成本，得到的抗菌微球结构中高度分散的银纳米颗粒具有洁净表面，且无配体包裹，能维持银纳米粒子颗粒的小尺寸和分散效果；2、本发明采用生物质的水热碳化作用，即使糖基原料在水中以相对低的温度下发生脱水和反应，将水热碳化和金属离子的原位还原相结合，一步得到银纳米粒子颗粒负载的碳球复合结构，最终使银纳米粒子颗粒固定在碳球表面，其效率高；3、本发明的制备方法简单、制造成本低，不会对环境造成污染，节能环保；4、本发明的银纳米颗粒稳定的分散在碳球表面，使得每个银颗粒都能发挥杀菌抗菌结果，大大提高了抗菌效率，也使得资源的充分利用，解决了银的成本高、银颗粒容易团聚成、大颗粒内部的银粒子浪费的问题。
附图说明
图1是本发明的活性抗菌微球的形貌表征SEM图；
图2是本发明的活性抗菌微球的结构表征图XRD光谱图；
图3为活性抗菌微球的抗菌图，图3a为实施例1的活性抗菌微球的抗菌图，图3b为实施例2的活性抗菌微球的抗菌图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明的制备方法及产品作进一步描述。
实施例1
本实施例为一种活性抗菌微球的制备方法，包括如下步骤：
将0.1g的硝酸银和0.4g抗坏血酸分别溶解于20ml的去离子水中，其中抗坏血酸过量，以保证还原的充分；然后将上述两种溶液在磁性搅拌的情况下混合；将混合溶液放入超声清洗仪中超声10min，分散形成微乳液体系；将微乳液转入聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，然后密封，在120℃下放置12h；自然冷却到室温；将上述溶液进行离心并收集沉淀，交替反复用水和无水乙醇清洗沉淀；然后将沉淀放置在真空干燥箱中，在60℃下真空干燥6h。接着将干燥后的沉淀放置在氩气保护的管式炉中，在600℃保温2小时，停止加热后，自然冷却到室温，制得活性抗菌微球。
实施例2
本实施例为一种活性抗菌微球的制备方法，包括如下步骤：
将0.1g的硝酸银和0.4g抗坏血酸分别溶解于20ml的去离子水中，其中抗坏血酸过量，以保证还原的充分；然后将上述两种溶液在磁性搅拌的情况下混合；将混合溶液放入超声清洗仪中超声10min，分散形成微乳液体系；将微乳液转入聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，然后密封，在180℃下反应10h，自然冷却到室温；将上述溶液进行离心并收集沉淀，交替反复用水和无水乙醇清洗沉淀；然后将沉淀放置在真空干燥箱中，在60℃下真空干燥6h，接着将干燥后的沉淀放置在氩气保护的管式炉中，在760℃保温2小时，停止加热后，自然冷却到室温，制得活性抗菌微球。
图1为所得到的活性抗菌微球的形貌表征SEM照片。从图片中可以看到银颗粒镶嵌在碳球基体中，碳球表面不平整，且有孔洞存在。这也会增加该材料应用的广泛性和性能优越性。
图2为制备得到的活性抗菌微球的XRD图谱。可以看出，在可以看出在43.445、50.621、74、348处的衍射峰分别对应于面心立方结构银的(111)，(200)，(220)晶面，可以确定硝酸银已经完全被还原成银。同时还从XRD图中没有氧化银的峰，可以确定样品中没有氧化银，银颗粒是嵌在碳球基体中的。
图3为实施例1、实施例2中活性抗菌微球的抗菌图，样品Ⅰ和Ⅱ分别针对于金色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌测试照片，可以观察到，样品Ⅰ和Ⅱ周围都存在明显的抑菌圈，说明样品对于金色葡萄球菌和大肠杆菌都具有明显的抗菌效果，这归因于微球表面的纳米Ag粒子的存在，同时它从膜中扩散到培养基中，抑制了细菌生长和繁殖。

Claims (4)

1.一种活性抗菌微球的制备方法，其特征在于，包括具体步骤如下：
步骤一，将质量比为1：6～1：1的硝酸银和抗坏血酸分别溶于去离子水，混合搅拌均匀；
步骤二，超声分散后制得微乳液；超声频率为30HZ，超声时间为15min～30min；
步骤三，将微乳液在反应釜中120℃～180℃下水热反应，反应时间6h～24h；
步骤四，冷却后进行离心并用水和无水乙醇清洗，在60℃下干燥至少2小时，制得活性抗菌微球前驱体；
步骤五，将活性抗菌微球前驱体在氩气或氮气气氛中加热，以5℃/min加热速率进行，加热至800℃；停止加热后，冷却到室温，制得活性抗菌微球。
2.根据权利要求1所述的活性抗菌微球的制备方法，其特征在于：步骤三中，所述的水热反应温度为180℃，反应时间为10h。
3.一种如权利要求1-2任一方法制得的活性抗菌微球，其特征在于，纳米银镶嵌在碳球基体上形成所述的活性抗菌微球。
4.根据权利要求3所述的活性抗菌微球，其特征在于，活性抗菌微球尺寸为5-100μm，纳米银尺寸为20nm-100nm。
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