CN106587291A - 一种氧化钇‑四氧化三铁复合纳米抑菌材料的制备与应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种氧化钇‑四氧化三铁复合纳米抑菌材料的制备与应用。包括如下步骤：将水热合成得到的纳米四氧化三铁均匀分散到氧化钇合成体系中，高压反应釜中反应，离心分离沉淀物并烘干过夜，得到氧化钇‑四氧化三铁复合物。将纳米材料经无水乙醇灭菌后，离心再去除上清，再加入水充分混和均匀。将浓度不等的氧化钇‑四氧化三铁复合物材料加入到一定浓度的大肠杆菌和葡萄球菌的试管内，分别置于光及黑暗下振荡培养一定时间。然后利用平板计数法分析纳米材料对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌的抑制效率。本发明的复合材料对革兰氏阴性和阳性菌均具有良好的抑制效果，尤其对革兰氏阴性菌抑制效率非常高，且对环境友好不会引发细菌的耐药性等问题。

Description

一种氧化钇-四氧化三铁复合纳米抑菌材料的制备与应用

技术领域

本发明涉及一种氧化钇-四氧化三铁复合纳米材料的制备技术领域，还涉及抑菌的方法技术。

背景技术

微生物污染，如细菌、病毒和真菌，对人类的健康造成了巨大的危害。革兰氏阴性菌大肠杆菌和革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌是目前两种主要的治病菌，可以引起严重的感染和疾病。大量研究表明，抗生素和纳米Ag可以有效地杀死细菌。但是，抗生素的滥用导致耐药型细菌的产生，对环境和人类造成不利的影响。Ag作为抗菌剂虽然具有高效的杀菌效率，但其重复利用率差、成本高。因此，低成本的、环境友好的、高效的抗菌剂的设计、合成和应用是非常重要的。

近年来，使用纳米半导体氧化物作为光催化剂降解水和空气中的微生物正受到越来越多的关注。在众多的半导体光催化材料中，TiO2具有对环境友好、抗菌效率高等优点而成为研究焦点。但是其对可见光的利用率较低，在实际应用中受到了很大的限制。

Y2O3是一种常见的稀土氧化物，具有高效的光催化抗菌性能。将其与具有磁性的Fe3O4复合制备的Y2O3@Fe3O4不仅可以提高抗菌性能，而且具备环境友好、可重复利用的优点，是一种新型的光催化抗菌剂。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种新的抗菌剂，具体涉及氧化钇-四氧化三铁复合物制备方法及抑菌技术，此复合物具有优良的抗菌性能，是一种新型的光催化抗菌剂。

实现本发明目的的技术解决方案是：

一种氧化钇-四氧化三铁复合纳米抑菌材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将六水三氯化铁与四水二氯化亚铁以Fe(III)：Fe(II)为2:1的摩尔比溶解在去离子水中，向溶液中鼓吹N₂ 30min进行脱氧；

(2)将溶液置于60℃的水浴中，保持N₂保护并大力搅拌5min，然后将1～2mol/L的NH₄OH溶液缓慢加入到溶液中直到pH为8，然后混合溶液并在60℃下老化30min；

(3)溶液中的沉淀物通过外部磁场力分离，上清液倒出；将沉淀用去离子水洗数次，然后在40℃下干燥过夜，即得到纳米四氧化三铁；

(4)称取六水合硝酸钇，聚乙烯吡咯烷酮以及步骤(3)的产物加入水和乙醇的体系中并搅拌均匀，然后将溶液转移至高压反应釜中，在150～220℃下反应；

(5)对步骤(4)反应产物进行离心分离去除水分后，用乙醇和去离子水分别清洗数次，将清洗后的反应产物置于烘箱中烘干过夜，即得氧化钇-四氧化三铁复合物纳米材料。

其中，步骤(4)所述的六水合硝酸钇、聚乙烯吡咯烷酮和纳米四氧化三铁，按质量份计，比例范围为(1.0～2.5):(0.4～0.5):(0.02～0.19)。

步骤(4)所述的反应温度为160～200℃，反应时间为10～18小时。

步骤(5)所述的离心速率为2000～6000转/分；所述的乙醇和水的清洗次数为3～5次，烘箱温度60～80℃，烘干时间为8～16小时。

本发明还公开了利用上述氧化钇-四氧化三铁复合物纳米材料抑菌的方法，包括如下步骤：

a)取2～5mg氧化钇-四氧化三铁复合物纳米材料于试管中，加入无水乙醇消毒，然后离心去除酒精，加入灭菌水充分悬浮；

b)称取20～50g胰蛋白胨大豆肉汤培养基搅拌溶于0.5～2.0L水中，即得到胰蛋白胨大豆肉汤，将胰蛋白胨大豆肉汤其均分成两份；在其中一份胰蛋白胨大豆肉汤中加入5～10g琼脂粉，即胰蛋白胨大豆琼脂培养基；然后置于高压灭菌锅中灭菌；将灭菌后的胰蛋白胨大豆琼脂培养基制成平板以备用；

c)取-80℃下保存的大肠杆菌(革兰氏阴性菌)及葡萄球菌(革兰氏阳性菌)分别在胰蛋白胨大豆琼脂培养基平板上划板，倒置活化培养过夜；然后挑取单克隆于含3～6mL胰蛋白胨大豆肉汤培养基的试管中，在摇床上培养过夜，取0.5～1.5ml菌离心去除培养基，再用含5～15g氯化钠的灭菌水将菌稀释，即得大肠杆菌及葡萄球菌的试验用菌；

d)取不同量步骤a)产物加入到2～8mL步骤c)的产物中，从而将步骤a)产物配制成10～100mg/L的工作浓度；随后将这些溶液分置于黑暗和光照下处理；

e)将步骤d)的产物稀释，再各取50～200ul均匀涂在胰蛋白胨大豆琼脂培养基平板上，倒置培养过夜并计数。

f)计算细菌去除率或抑菌率＝(C₀-C₁)/C₀×100％(C₀菌液中不加材料处理后的CFU，C1菌液中加入材料处理后的CFU)

步骤a)所述的加入无水乙醇的体积为1～1.5毫升，消毒时间为5～20分钟，加入灭菌水的体积为0.5～1.5毫升。

步骤b)所述的高压灭菌的温度为120～125℃，灭菌时间为10～30分钟。

步骤c)所述的活化培养温度为32～38℃，摇床培养温度为32～38℃，转速为150～220转/分，稀释后的浓度为0.5～1.0×10⁷CFU/mL。

步骤d)所述处理时间0.5～2小时；处理时的温度为32～38℃，转速不低于150～220转/分，光的功率为300～500瓦。

步骤e)所述的稀释后的浓度范围为10^-1～10^-4，培养温度为32～38℃。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

①在氧化钇合成体系中加入四氧化三铁是为了调控氧化钇的结构，促使氧化钇复合物具有更大的比表面积和更好的分散性能，四氧化三铁与氧化钇的协同作用，能有效降低氧化钇的带隙宽度，从而确保所得复合物具有更好的光催化抗菌性能，同时可以利用四氧化三铁的铁磁性能回收该复合纳米材料。

②先用乙醇清洗去除未反应的聚乙烯吡咯烷酮，再用去离子水清洗去除未反应的无机离子，可以获得纯净的氧化钇-四氧化三铁复合物纳米材料。

③加入无水乙醇可去除氧化钇-四氧化三铁复合物纳米材料中可能携带的细菌，保证后续抗菌实验结果的准确性。

本发明制得的氧化钇-四氧化三铁复合材料中钇：铁的摩尔比大约为(2～16):1，具有优异的抗菌性能以及光增强抗菌性能，且成本较低，用于细菌污染废水具有很高的去除率，具有较高的潜在工业应用价值。对于初始细菌浓度为0.5～1.0×10⁷CFU/mL的水，按照60mg/L氧化钇-四氧化三铁，光照照射30分钟(大肠)或60分钟(葡萄球菌)后，细菌去除率可达90％以上。

附图说明

图1为本发明实施例1的氧化钇-四氧化三铁复合物的XRD图谱。

图2是本发明中氧化钇-四氧化三铁在不同工作浓度在黑暗及光下对大肠杆菌的抑菌率。

图3是本发明中氧化钇-四氧化三铁在不同工作浓度在黑暗及光下对葡萄球菌的抑菌率。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，附图仅提供参考与说明用，非用以限制本发明。

实施例1

本发明的一种氧化钇-四氧化三铁复合纳米抑菌材料的制备与应用，依次包括如下步骤：

⑴将六水三氯化铁与四水二氯化亚铁以Fe(III)：Fe(II)为2:1的摩尔比溶解在去离子水中，向溶液中鼓吹N₂ 30min进行脱氧；

⑵将溶液置于60℃的水浴中，保持N₂保护并大力搅拌5min，然后将1～2mol/L的NH₄OH溶液缓慢加入到溶液中直到pH为8，然后混合溶液并在60℃下老化30min；

⑶溶液中的沉淀物通过外部磁场力分离，上清液倒出。将沉淀用去离子水洗4次，然后在40℃下干燥过夜，即得到纳米四氧化三铁；

⑷称取1.552gY(NO₃)₃·6H₂O，0.5g PVP以及称取100mg步骤⑶的产物加入含有14mL水及66mL乙醇的体系中并搅拌均匀，然后将溶液转移至高压反应釜中，在180℃下反应16小时；

⑸对步骤⑷反应产物进行离心分离去除水分后，先用乙醇清洗去除未反应的聚乙烯吡咯烷酮，再用去离子水清洗去除未反应的无机离子，将清洗后的反应产物置于烘箱中在60℃下烘干过夜，从而得到氧化钇-四氧化三铁复合物纳米材料；

⑹取步骤⑸的产物4mg于1.5mL试管中，加入1mL无水乙醇消毒10分钟，然后离心去除酒精，加入1mL灭菌水充分悬浮；

⑺称取30g胰蛋白胨大豆肉汤培养基搅拌溶于1000mL水中，即得到胰蛋白胨大豆肉汤，将胰蛋白胨大豆肉汤其均分成两份。在其中一份胰蛋白胨大豆肉汤中加入7.5g琼脂粉，即胰蛋白胨大豆琼脂培养基，然后将他们置于高压灭菌锅中，121℃下灭菌15分钟。将灭菌的胰蛋白胨大豆琼脂培养基制成平板以备用。

⑻取-80℃下保存的大肠杆菌，在胰蛋白胨大豆琼脂培养基平板上划板，于37℃下倒置活化培养过夜。然后挑取单克隆于含5mL胰蛋白胨大豆肉汤培养基的试管中，在37℃的摇床上以180rpm/min的转速培养过夜，取1ml菌离心去除培养基，再用含8.5g NaCl的灭菌水将菌稀释至1～0.5×10⁷CFU/mL，从而制备得到大肠杆菌试验用菌；

⑼取不同量步骤⑹产物加入到5mL步骤⑻的产物中，从而将步骤⑹产物配制成15mg/L的工作浓度。随后将这些溶液分置于37℃的黑暗和400W的光照下，以180rpm/min的转速下处理0.5小时。

⑽将步骤⑼的产物稀释成10^-1、10^-2、10^-3、10^-4，再各取100ul均匀涂在胰蛋白胨大豆琼脂培养基平板上，在37℃下倒置培养过夜并计数。

⑾计算细菌去除率或抑菌率＝(C₀-C₁)/C₀×100％(C₀菌液中不加材料处理后的CFU，C1菌液中加入材料处理后的CFU)

暗处理抑菌率＝(C₀-C₁)/C₀×100％＝85.2％

光处理抑菌率＝(C₀-C₁)/C₀×100％＝96.1％

实施例2

本发明的一种氧化钇-四氧化三铁复合纳米抑菌材料的制备与应用，依次包括如下步骤：

⑴将六水三氯化铁与四水二氯化亚铁以Fe(III)：Fe(II)为2:1的摩尔比溶解在去离子水中，向溶液中鼓吹N₂ 30min进行脱氧；

⑵将溶液置于60℃的水浴中，保持N₂保护并大力搅拌5min，然后将1～2mol/L的NH₄OH 溶液缓慢加入到溶液中直到pH为8，然后混合溶液并在60℃下老化30min；

⑶溶液中的沉淀物通过外部磁场力分离，上清液倒出。将沉淀用去离子水洗4次，然后在40℃下干燥过夜，即得到纳米四氧化三铁；

⑷称取1.552gY(NO₃)₃·6H₂O，0.5g PVP以及称取100mg步骤⑶的产物加入含有14mL水及66mL乙醇的体系中并搅拌均匀，然后将溶液转移至高压反应釜中，在180℃下反应16小时；

⑸对步骤⑷反应产物进行离心分离去除水分后，先用乙醇清洗去除未反应的聚乙烯吡咯烷酮，再用去离子水清洗去除未反应的无机离子，将清洗后的反应产物置于烘箱中在60℃下烘干过夜，从而得到氧化钇-四氧化三铁复合物纳米材料；

⑹取步骤⑸的产物4mg于1.5mL试管中，加入1mL无水乙醇消毒10分钟，然后离心去除酒精，加入1mL灭菌水充分悬浮；

⑺称取30g胰蛋白胨大豆肉汤培养基搅拌溶于1000mL水中，即得到胰蛋白胨大豆肉汤，将胰蛋白胨大豆肉汤其均分成两份。在其中一份胰蛋白胨大豆肉汤中加入7.5g琼脂粉，即胰蛋白胨大豆琼脂培养基，然后将他们置于高压灭菌锅中，121℃下灭菌15分钟。将灭菌的胰蛋白胨大豆琼脂培养基制成平板以备用。

⑻取-80℃下保存的大肠杆菌，在胰蛋白胨大豆琼脂培养基平板上划板，于37℃下倒置活化培养过夜。然后挑取单克隆于含5mL胰蛋白胨大豆肉汤培养基的试管中，在37℃的摇床上以180rpm/min的转速培养过夜，取1ml菌离心去除培养基，再用含8.5g NaCl的灭菌水将菌稀释至1～0.5×10⁷CFU/mL，从而制备得到大肠杆菌试验用菌；

⑼取不同量步骤⑹产物加入到5mL步骤⑻的产物中，从而将步骤⑹产物配制成30mg/L的工作浓度。随后将这些溶液分置于37℃的黑暗和400W的光照下，以180rpm/min的转速下处理0.5小时。

⑽将步骤⑼的产物稀释成10^-1、10^-2、10^-3、10^-4，再各取100ul均匀涂在胰蛋白胨大豆琼脂培养基平板上，在37℃下倒置培养过夜并计数。

⑾计算细菌去除率或抑菌率＝(C₀-C₁)/C₀×100％(C₀菌液中不加材料处理后的CFU，C1菌液中加入材料处理后的CFU)

暗处理抑菌率＝(C₀-C₁)/C₀×100％＝96.7％

光处理抑菌率＝(C₀-C₁)/C₀×100％＝99.1％

实施例3

本发明的一种氧化钇-四氧化三铁复合纳米抑菌材料的制备与应用，依次包括如下步骤：

⑴将六水三氯化铁与四水二氯化亚铁以Fe(III)：Fe(II)为2:1的摩尔比溶解在去离子水中，向溶液中鼓吹N₂ 30min进行脱氧；

⑵将溶液置于60℃的水浴中，保持N₂保护并大力搅拌5min，然后将1～2mol/L的NH₄OH溶液缓慢加入到溶液中直到pH为8，然后混合溶液并在60℃下老化30min；

⑶溶液中的沉淀物通过外部磁场力分离，上清液倒出。将沉淀用去离子水洗4次，然后在40℃下干燥过夜，即得到纳米四氧化三铁；

⑷称取1.552gY(NO₃)₃·6H₂O，0.5g PVP以及称取100mg步骤⑶的产物加入含有14mL水及66mL乙醇的体系中并搅拌均匀，然后将溶液转移至高压反应釜中，在180℃下反应16小时；

⑸对步骤⑷反应产物进行离心分离去除水分后，先用乙醇清洗去除未反应的聚乙烯吡咯烷酮，再用去离子水清洗去除未反应的无机离子，将清洗后的反应产物置于烘箱中在60℃下烘干过夜，从而得到氧化钇-四氧化三铁复合物纳米材料；

⑹取步骤⑸的产物4mg于1.5mL试管中，加入1mL无水乙醇消毒10分钟，然后离心去除酒精，加入1mL灭菌水充分悬浮；

⑺称取30g胰蛋白胨大豆肉汤培养基搅拌溶于1000mL水中，即得到胰蛋白胨大豆肉汤，将胰蛋白胨大豆肉汤其均分成两份。在其中一份胰蛋白胨大豆肉汤中加入7.5g琼脂粉，即胰蛋白胨大豆琼脂培养基，然后将他们置于高压灭菌锅中，121℃下灭菌15分钟。将灭菌的胰蛋白胨大豆琼脂培养基制成平板以备用。

⑻取-80℃下保存的大肠杆菌，在胰蛋白胨大豆琼脂培养基平板上划板，于37℃下倒置活化培养过夜。然后挑取单克隆于含5mL胰蛋白胨大豆肉汤培养基的试管中，在37℃的摇床上以180rpm/min的转速培养过夜，取1ml菌离心去除培养基，再用含8.5g NaCl的灭菌水将菌稀释至1～0.5×10⁷CFU/mL，从而制备得到大肠杆菌试验用菌；

⑼取不同量步骤⑹产物加入到5mL步骤⑻的产物中，从而将步骤⑹产物配制成60mg/L的工作浓度。随后将这些溶液分置于37℃的黑暗和400W的光照下，以180rpm/min的转速下处理0.5小时。

⑽将步骤⑼的产物稀释成10^-1、10^-2、10^-3、10^-4，再各取100ul均匀涂在胰蛋白胨大豆琼脂培养基平板上，在37℃下倒置培养过夜并计数。

⑾计算细菌去除率或抑菌率＝(C₀-C₁)/C₀×100％(C₀菌液中不加材料处理后的CFU，C1菌液中加入材料处理后的CFU)

暗处理抑菌率＝(C₀-C₁)/C₀×100％＝98.1％

光处理抑菌率＝(C₀-C₁)/C₀×100％＝99.9％

实施例4

本发明的一种氧化钇-四氧化三铁复合纳米抑菌材料的制备与应用，依次包括如下步骤：

⑴将六水三氯化铁与四水二氯化亚铁以Fe(III)：Fe(II)为2:1的摩尔比溶解在去离子水中，向溶液中鼓吹N₂ 30min进行脱氧；

⑵将溶液置于60℃的水浴中，保持N₂保护并大力搅拌5min，然后将1～2mol/L的NH₄OH溶液缓慢加入到溶液中直到pH为8，然后混合溶液并在60℃下老化30min；

⑶溶液中的沉淀物通过外部磁场力分离，上清液倒出。将沉淀用去离子水洗4次，然后在40℃下干燥过夜，即得到纳米四氧化三铁；

⑷称取1.552gY(NO₃)₃·6H₂O，0.5g PVP以及称取100mg步骤⑶的产物加入含有14mL水及66mL乙醇的体系中并搅拌均匀，然后将溶液转移至高压反应釜中，在180℃下反应16小时；

⑸对步骤⑷反应产物进行离心分离去除水分后，先用乙醇清洗去除未反应的聚乙烯吡咯烷酮，再用去离子水清洗去除未反应的无机离子，将清洗后的反应产物置于烘箱中在60℃下烘干过夜，从而得到氧化钇-四氧化三铁复合物纳米材料；

⑹取步骤⑸的产物4mg于1.5mL试管中，加入1mL无水乙醇消毒10分钟，然后离心去除酒精，加入1mL灭菌水充分悬浮；

⑺称取30g胰蛋白胨大豆肉汤培养基搅拌溶于1000mL水中，即得到胰蛋白胨大豆肉汤，将胰蛋白胨大豆肉汤其均分成两份。在其中一份胰蛋白胨大豆肉汤中加入7.5g琼脂粉，即胰蛋白胨大豆琼脂培养基，然后将他们置于高压灭菌锅中，121℃下灭菌15分钟。将灭菌的胰蛋白胨大豆琼脂培养基制成平板以备用。

⑻取-80℃下保存的葡萄球菌，在胰蛋白胨大豆琼脂培养基平板上划板，于37℃下倒置活化培养过夜。然后挑取单克隆于含5mL胰蛋白胨大豆肉汤培养基的试管中，在37℃的摇床上以180rpm/min的转速培养过夜，取1ml菌离心去除培养基，再用含8.5g NaCl的灭菌水将菌稀释至1～0.5×10⁷CFU/mL，从而制备得到大肠杆菌试验用菌；

⑼取不同量步骤⑹产物加入到5mL步骤⑻的产物中，从而将步骤⑹产物配制成15mg/L的工作浓度。随后将这些溶液分置于37℃的黑暗和400W的光照下，以180rpm/min的转速下处理1小时。

⑽将步骤⑼的产物稀释成10^-1、10^-2、10^-3、10^-4，再各取100ul均匀涂在胰蛋白胨大豆琼脂培养基平板上，在37℃下倒置培养过夜并计数。

⑾计算细菌去除率或抑菌率＝(C₀-C₁)/C₀×100％(C₀菌液中不加材料处理后的CFU，C1菌液中加入材料处理后的CFU)

暗处理抑菌率＝(C₀-C₁)/C₀×100％＝23.2％

光处理抑菌率＝(C₀-C₁)/C₀×100％＝56.4％

实施例5

本发明的一种氧化钇-四氧化三铁复合纳米抑菌材料的制备与应用，依次包括如下步骤：

⑴将六水三氯化铁与四水二氯化亚铁以Fe(III)：Fe(II)为2:1的摩尔比溶解在去离子水中，向溶液中鼓吹N₂ 30min进行脱氧；

⑵将溶液置于60℃的水浴中，保持N₂保护并大力搅拌5min，然后将1～2mol/L的NH₄OH溶液缓慢加入到溶液中直到pH为8，然后混合溶液并在60℃下老化30min；

⑶溶液中的沉淀物通过外部磁场力分离，上清液倒出。将沉淀用去离子水洗4次，然后在40℃下干燥过夜，即得到纳米四氧化三铁；

⑷称取1.552gY(NO₃)₃·6H₂O，0.5g PVP以及称取100mg步骤⑶的产物加入含有14mL水及66mL乙醇的体系中并搅拌均匀，然后将溶液转移至高压反应釜中，在180℃下反应16小时；

⑸对步骤⑷反应产物进行离心分离去除水分后，先用乙醇清洗去除未反应的聚乙烯吡咯烷酮，再用去离子水清洗去除未反应的无机离子，将清洗后的反应产物置于烘箱中在60℃下烘干过夜，从而得到氧化钇-四氧化三铁复合物纳米材料；

⑹取步骤⑸的产物4mg于1.5mL试管中，加入1mL无水乙醇消毒10分钟，然后离心去除酒精，加入1mL灭菌水充分悬浮；

⑺称取30g胰蛋白胨大豆肉汤培养基搅拌溶于1000mL水中，即得到胰蛋白胨大豆肉汤，将胰蛋白胨大豆肉汤其均分成两份。在其中一份胰蛋白胨大豆肉汤中加入7.5g琼脂粉，即胰蛋白胨大豆琼脂培养基，然后将他们置于高压灭菌锅中，121℃下灭菌15分钟。将灭菌的胰蛋白胨大豆琼脂培养基制成平板以备用。

⑻取-80℃下保存的葡萄球菌，在胰蛋白胨大豆琼脂培养基平板上划板，于37℃下倒置活化培养过夜。然后挑取单克隆于含5mL胰蛋白胨大豆肉汤培养基的试管中，在37℃的摇床上以180rpm/min的转速培养过夜，取1ml菌离心去除培养基，再用含8.5g NaCl的灭菌水将菌稀释至1～0.5×10⁷CFU/mL，从而制备得到大肠杆菌试验用菌；

⑼取不同量步骤⑹产物加入到5mL步骤⑻的产物中，从而将步骤⑹产物配制成30mg/L的工作浓度。随后将这些溶液分置于37℃的黑暗和400W的光照下，以180rpm/min的转速下处理1小时。

⑽将步骤⑼的产物稀释成10^-1、10^-2、10^-3、10^-4，再各取100ul均匀涂在胰蛋白胨大豆琼脂培养基平板上，在37℃下倒置培养过夜并计数。

⑾计算细菌去除率或抑菌率＝(C₀-C₁)/C₀×100％(C₀菌液中不加材料处理后的CFU，C1菌液中加入材料处理后的CFU)

暗处理抑菌率＝(C₀-C₁)/C₀×100％＝47.5％

光处理抑菌率＝(C₀-C₁)/C₀×100％＝92.4％

实施例6

本发明的一种氧化钇-四氧化三铁复合纳米抑菌材料的制备与应用，依次包括如下步骤：

⑴将六水三氯化铁与四水二氯化亚铁以Fe(III)：Fe(II)为2:1的摩尔比溶解在去离子水中，向溶液中鼓吹N₂ 30min进行脱氧；

⑵将溶液置于60℃的水浴中，保持N₂保护并大力搅拌5min，然后将1～2mol/L的NH₄OH溶液缓慢加入到溶液中直到pH为8，然后混合溶液并在60℃下老化30min；

⑶溶液中的沉淀物通过外部磁场力分离，上清液倒出。将沉淀用去离子水洗4次，然后在40℃下干燥过夜，即得到纳米四氧化三铁；

⑷称取1.552gY(NO₃)₃·6H₂O，0.5g PVP以及称取100mg步骤⑶的产物加入含有14mL水及66mL乙醇的体系中并搅拌均匀，然后将溶液转移至高压反应釜中，在180℃下反应16小时；

⑸对步骤⑷反应产物进行离心分离去除水分后，先用乙醇清洗去除未反应的聚乙烯吡咯烷酮，再用去离子水清洗去除未反应的无机离子，将清洗后的反应产物置于烘箱中在60℃下烘干过夜，从而得到氧化钇-四氧化三铁复合物纳米材料；

⑹取步骤⑸的产物4mg于1.5mL试管中，加入1mL无水乙醇消毒10分钟，然后离心去除酒精，加入1mL灭菌水充分悬浮；

⑺称取30g胰蛋白胨大豆肉汤培养基搅拌溶于1000mL水中，即得到胰蛋白胨大豆肉汤，将胰蛋白胨大豆肉汤其均分成两份。在其中一份胰蛋白胨大豆肉汤中加入7.5g琼脂粉，即胰蛋白胨大豆琼脂培养基，然后将他们置于高压灭菌锅中，121℃下灭菌15分钟。将灭菌的胰蛋白胨大豆琼脂培养基制成平板以备用。

⑻取-80℃下保存的葡萄球菌，在胰蛋白胨大豆琼脂培养基平板上划板，于37℃下倒置活化培养过夜。然后挑取单克隆于含5mL胰蛋白胨大豆肉汤培养基的试管中，在37℃的摇床上以180rpm/min的转速培养过夜，取1ml菌离心去除培养基，再用含8.5g NaCl的灭菌水将菌稀释至1～0.5×10⁷CFU/mL，从而制备得到大肠杆菌试验用菌；

⑼取不同量步骤⑹产物加入到5mL步骤⑻的产物中，从而将步骤⑹产物配制成60mg/L的工作浓度。随后将这些溶液分置于37℃的黑暗和400W的光照下，以180rpm/min的转速下处理1小时。

⑽将步骤⑼的产物稀释成10^-1、10^-2、10^-3、10^-4，再各取100ul均匀涂在胰蛋白胨大豆琼脂培养基平板上，在37℃下倒置培养过夜并计数。

⑾计算细菌去除率或抑菌率＝(C₀-C₁)/C₀×100％(C₀菌液中不加材料处理后的CFU，C1菌液中加入材料处理后的CFU)

暗处理抑菌率＝(C₀-C₁)/C₀×100％＝84.2％

光处理抑菌率＝(C₀-C₁)/C₀×100％＝99.8％

对实施例1～6的数据汇总如下表，并且根据实施例1～3的数据绘制成图2，根据实施例5～6的数据绘制成图3。

文中光照处理采用上海比朗实验仪器有限公司的sh-yz-B型光催化反应器。

以上所述仅为本发明之较佳可行实施例而已，非因此局限本发明的专利保护范围。除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，例如可以将各成分的质量和体积等比例放大若干倍。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述。

Claims (10)

1.一种氧化钇-四氧化三铁复合纳米抑菌材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将六水三氯化铁与四水二氯化亚铁以Fe(III)：Fe(II)为2:1的摩尔比溶解在去离子水中，向溶液中鼓吹N₂ 30min进行脱氧；

(2)将溶液置于60℃的水浴中，保持N₂保护并大力搅拌5min，然后将1～2mol/L的NH₄OH溶液缓慢加入到溶液中直到pH为8，然后混合溶液并在60℃下老化30min；

(3)溶液中的沉淀物通过外部磁场力分离，上清液倒出；将沉淀用去离子水洗数次，然后在40℃下干燥过夜，即得到纳米四氧化三铁；

(4)称取六水合硝酸钇，聚乙烯吡咯烷酮以及步骤(3)的产物加入水和乙醇的体系中并搅拌均匀，然后将溶液转移至高压反应釜中，在150～220℃下反应；

(5)对步骤(4)反应产物进行离心分离去除水分后，用乙醇和去离子水分别清洗数次，将清洗后的反应产物置于烘箱中烘干过夜，即得氧化钇-四氧化三铁复合物纳米材料。

2.根据权利要求1所述的一种氧化钇-四氧化三铁复合纳米抑菌材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述的六水合硝酸钇、聚乙烯吡咯烷酮和纳米四氧化三铁，按质量份计，比例范围为(1.0～2.5):(0.4～0.5):(0.02～0.19)。

3.根据权利要求1所述的一种氧化钇-四氧化三铁复合纳米抑菌材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述的反应温度为160～200℃，反应时间为10～18小时。

4.根据权利要求1所述的一种氧化钇-四氧化三铁复合纳米抑菌材料的制备方法，其特征在于，步骤(5)所述的离心速率为2000～6000转/分；所述的乙醇和水的清洗次数为3～5次，烘箱温度60～80℃，烘干时间为8～16小时。

5.利用权利要求1所述氧化钇-四氧化三铁复合物纳米材料抑菌的方法，其特征在于，包括如下步骤：

a)取2～5mg氧化钇-四氧化三铁复合物纳米材料于试管中，加入无水乙醇消毒，然后离心去除酒精，加入灭菌水充分悬浮；

b)称取20～50g胰蛋白胨大豆肉汤培养基搅拌溶于0.5～2.0L水中，即得到胰蛋白胨大豆肉汤，将胰蛋白胨大豆肉汤其均分成两份；在其中一份胰蛋白胨大豆肉汤中加入5～10g琼脂粉，即胰蛋白胨大豆琼脂培养基；然后置于高压灭菌锅中灭菌；将灭菌后的胰蛋白胨大豆琼脂培养基制成平板以备用；

c)取-80℃下保存的大肠杆菌及葡萄球菌分别在胰蛋白胨大豆琼脂培养基平板上划板，倒置活化培养过夜；然后挑取单克隆于含3～6mL胰蛋白胨大豆肉汤培养基的试管中，在摇床上培养过夜，取0.5～1.5ml菌离心去除培养基，再用含5～15g氯化钠的灭菌水将菌稀释，即得大肠杆菌及葡萄球菌的试验用菌；

d)取不同量步骤a)产物加入到2～8mL步骤c)的产物中，从而将步骤a)产物配制成10～100mg/L的工作浓度；随后将这些溶液分置于黑暗和光照下处理；

e)将步骤d)的产物稀释，再各取50～200ul均匀涂在胰蛋白胨大豆琼脂培养基平板上，倒置培养过夜并计数；

f)计算细菌去除率或抑菌率＝(C₀-C₁)/C₀×100％(C₀菌液中不加材料处理后的CFU，C1菌液中加入材料处理后的CFU)。

6.根据权利要求5所述的一种氧化钇-四氧化三铁复合纳米抑菌材料的制备方法，其特征在于，步骤a)所述的加入无水乙醇的体积为1～1.5毫升，消毒时间为5～20分钟，加入灭菌水的体积为0.5～1.5毫升。

7.根据权利要求5所述的一种氧化钇-四氧化三铁复合纳米抑菌材料的制备方法，其特征在于，步骤b)所述的高压灭菌的温度为120～125℃，灭菌时间为10～30分钟。

8.根据权利要求5所述的一种氧化钇-四氧化三铁复合纳米抑菌材料的制备方法，其特征在于，步骤c)所述的活化培养温度为32～38℃，摇床培养温度为32～38℃，转速为150～220转/分，稀释后的浓度为0.5～1.0×10⁷CFU/mL。

9.根据权利要求5所述的一种氧化钇-四氧化三铁复合纳米抑菌材料的制备方法，其特征在于，步骤d)所述处理时间0.5～2小时；处理时的温度为32～38℃，转速不低于150～220转/分，光的功率为300～500瓦。

10.根据权利要求5所述的一种氧化钇-四氧化三铁复合纳米抑菌材料的制备方法，其特征在于，步骤e)所述的稀释后的浓度范围为10^-1～10^-4，培养温度为32～38℃。