CN112616834A - 一种承载纳米病毒消杀材料的有机骨架材料的制备工艺 - Google Patents

一种承载纳米病毒消杀材料的有机骨架材料的制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种承载纳米病毒消杀材料的有机骨架材料的制备工艺，包括以下步骤：将含铁组分溶于均苯三甲酸，在密闭带压的氮气气氛下反应后得到物料A；将纳米病毒消杀材料加入水中进行水相分散，加入表面活性剂同时加入氟化氢搅拌，得到物料B；将所述物料A与物料B混合，在密闭带压的氮气气氛下搅拌一段时间后，得到承载纳米病毒消杀材料的有机骨架材料。本发明的制备工艺所制备的承载纳米病毒消杀的有机骨架材料，所成型的有机骨架可通过自组装形成特定结构，具有高孔隙率、孔隙均一度好、大比表面积、安全无毒的特点，附着纳米病毒消杀材料具备杀毒能力，并能防止纳米粒子脱落，非常坚固并可以通过实例建设。

Description

一种承载纳米病毒消杀材料的有机骨架材料的制备工艺
技术领域
本发明属于金属-有机骨架材料技术领域，具体涉及一种承载纳米病毒消杀材料的有机骨架材料的制备工艺。
背景技术
金属-有机骨架材料(Metal-OrganicFrameworks)是指过渡金属离子与有机配体通过自组装形成的具有周期性网络结构的晶体多孔材料。金属-有机框架材料(MOFs)是近十年来发展迅速的一种配位聚合物，具有三维的孔结构，一般以金属离子为连接点，有机配位体支撑构成空间3D延伸，是沸石和碳纳米管之外的又一类重要的新型多孔材料，在催化、储能和分离中都有广泛应用。目前，MOF已成为无机化学、有机化学等多个化学分支的重要研究方向。在这方面有名的科学家如kitagawa，Yaghi等。
金属-有机骨架材料(Metal-OrganicFrameworks)是指过渡金属离子与有机配体通过自组装形成的具有周期性网络结构的晶体多孔材料。它具有高孔隙率、低密度、大比表面积、孔道规则、孔径可调以及拓扑结构多样性和可裁剪性等优点。主要包括两个重要物料：结点(connectors)和联接桥(linkers)，即MOFs是由不同连接数的有机配体(联接桥)和金属离子结点组合而成的框架结构。
2020年初，新型冠状病毒引起的肺炎疫情席卷全球，让人们意识到病毒的危害和防病毒方面产品的空白。随着疫情时间和抗击力度的不断发展，人们对日常中的杀毒抗菌的细节越来越重视，但病毒与细菌非常细小，人们极易在不注意的时候感染病毒，所以抗病毒产品所带来的影响非常重要。在这一背景下，国内外的生产商和医疗机构都在积极研究抗病毒产品，国内外市场对于防病毒、抗病毒等相关产品的需求量也越来越大。纳米病毒消杀材料对于病毒杀灭具有良好的效果，可现今的纳米病毒消杀材料在使用过程中存在纳米粒子脱落的情况，导致其具有纳米污染的风险。结合使用有机金属骨架和纳米病毒消杀材料可以将两者的功能相结合，且避免纳米粒子脱落的风险。
由此可见，一种由纳米锌、纳米银、纳米钒、纳米钛等纳米病毒消杀材料所制成的具备杀毒效果的纳米金属骨架结构，能够很好的解决当前抗病毒产品的空白。故此，需要一种承载纳米病毒消杀材料的有机骨架材料的制备工艺。
发明内容
基于现有技术中存在的上述缺点和不足，本发明的目的之一是至少解决现有技术中存在的上述问题之一或多个，换言之，本发明的目的之一是提供满足前述需求之一或多个的一种承载纳米病毒消杀材料的有机骨架材料制备工艺。
为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种承载纳米病毒消杀材料的有机骨架材料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)将含铁组分溶于均苯三甲酸，在密闭带压的氮气气氛下反应后得到物料A；
2)将纳米病毒消杀材料加入水中进行水相分散，加入表面活性剂同时加入氟化氢搅拌，得到物料B；
3)将所述物料A与物料B混合，在密闭带压的氮气气氛下搅拌一段时间后，得到承载纳米病毒消杀材料的有机骨架材料。
在根据本发明的一个优选的实施方式中，所述含铁组分为九水硝酸铁、六水合氯化铁、氯化亚铁、纯铁中的一种。
在根据本发明的一个优选的实施方式中，所述纳米病毒消杀材料包含纳米锌、纳米银、纳米钒、纳米钛中的一种。
在根据本发明的一个优选的实施方式中，所述含铁组分与均苯三甲酸的重量比例为1-5:1。
在根据本发明的一个优选的实施方式中，所述含铁组分为九水硝酸铁，九水硝酸铁与均苯三甲酸的重量比例为1:1。
在根据本发明的一个优选的实施方式中，所述步骤1)中的反应时间为1.5-4小时，反应温度为60-100℃。
在根据本发明的一个优选的实施方式中，所述表面活性剂选用OP-10，所述纳米病毒消杀材料与水的重量比例为0.1-0.3:1；所述氟化氢与水的重量比例为0.6-1.2:1；所述表面活性剂OP-10与水的重量比例为0.05-0.2:1。
在根据本发明的一个优选的实施方式中，所述纳米病毒消杀材料、水、表面活性剂OP-10、氟化氢的重量比例为2:10:1:9。
在根据本发明的一个优选的实施方式中，所述步骤2)中的搅拌时间为10分钟-1小时。
在根据本发明的一个优选的实施方式中，所述步骤3)中A物料与B物料的重量比例为1:1，旋转时间为6-18小时，搅拌温度为120-200℃。
本发明与现有技术相比，有益效果是：本发明的制备工艺所制备的承载纳米病毒消杀的有机骨架材料，所成型的有机骨架可通过自组装形成特定结构，具有高孔隙率、孔隙均一度好、大比表面积、安全无毒的特点，附着纳米病毒消杀材料具备杀毒能力，并能防止纳米粒子脱落造成纳米污染，非常坚固并可以通过实例建设。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将详细说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的实施方式仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些实施方式获得其他的实施方式。
实施例1：使用含铁组分及均苯甲酸制备A物料，含铁组分可以在九水硝酸铁、六水合氯化铁、氯化亚铁、纯铁中任意选取，本实施例中选用九水硝酸铁；准备以重量比例计算的九水硝酸铁1份、均苯三甲酸1份；将九水硝酸铁溶于均苯三甲酸，在60℃密闭带压、添加氮气的反应釜中，反应1.5小时，得到物料A；
另准备以重量比例计算的纳米病毒消杀材料1份、水10份、表面活性剂OP-10 0.5份、氟化氢6份；纳米病毒消杀材料可以选取纳米锌、纳米银、纳米钒、纳米钛中的任意一种，本实施例中选取纳米银；将纳米银加入水中进行水相分散，同时加入表面活性剂OP-10和氟化氢搅拌10分钟得到B物料。
将A物料与B物料按照1:1的重量比例混合搅拌，将A物料、B物料混合完成后，在密闭带压、添加氮气的反应釜中，120℃高温旋转6小时，得到承载纳米病毒消杀材料的有机骨架材料。
实施例2：在根据本发明的一种承载纳米病毒消杀材料的有机骨架材料的制备工艺的另一个实施方式中，使用以重量比例计算的九水硝酸铁5份、均苯三甲酸1份；将九水硝酸铁溶于均苯三甲酸，在100℃密闭带压、添加氮气的反应釜中，反应4小时，得到物料A；
另使用以重量比例计算的纳米病毒消杀材料3份、水10份、表面活性剂OP-10 2份、氟化氢12份；纳米病毒消杀材料选取纳米钛；将纳米银加入水中进行水相分散，同时加入表面活性剂OP-10和氟化氢搅拌1小时得到B物料。
将A物料与B物料按照1:1的重量比例混合搅拌，将A物料、B物料混合完成后，在密闭带压、添加氮气的反应釜中，200℃高温旋转18小时，得到承载纳米病毒消杀材料的有机骨架材料。
实施例3：在根据本发明的一种承载纳米病毒消杀材料的有机骨架材料的制备工艺的另一个实施方式中使用以重量比例计算的纯铁2份、均苯三甲酸1份；将纯铁溶于均苯三甲酸，在100℃密闭带压、添加氮气的反应釜中，反应2小时，得到物料A；
另使用以重量比例计算的纳米钛2份、水10份、表面活性剂OP-10 1份、氟化氢9份；将纳米钛加入水中进行水相分散，同时加入表面活性剂OP-10和氟化氢搅拌30分钟得到B物料。
将A物料与B物料按照1:1的重量比例混合搅拌，将A物料、B物料混合完成后，在密闭带压、添加氮气的反应釜中，160℃高温旋转12小时，得到承载纳米病毒消杀材料的有机骨架材料。
实验1：不同比例的九水硝酸铁与均苯三甲酸对有机骨架材料病毒消杀能力的影响。
A：取一干净干燥的容器，将均苯三甲酸添加到容器内，再添加九水硝酸铁，在120℃的高温中，按照一定比例，使九水硝酸铁溶于均苯三甲酸中，溶解时间为2小时；
另取四个干净干燥的容器，重复上述操作，分别添加不同比例的Fe(NO3)3·9H2O和均苯三甲酸，其余操作不变：
均苯三甲酸比例和Fe(NO3)3·9H2O比例为1:1，记作A1；
均苯三甲酸比例和Fe(NO3)3·9H2O比例为1:2，记作A2；
均苯三甲酸比例和Fe(NO3)3·9H2O比例为1:3，记作A3；
均苯三甲酸比例和Fe(NO3)3·9H2O比例为1:4，记作A4；
均苯三甲酸比例和Fe(NO3)3·9H2O比例为1:5，记作A5；
B：取一干净干燥的容器，在容器中按序添加纳米病毒消杀材料、水、OP-10、氟化氢，比例为2：10:1:9，混合后，将此容器记作B1；
C：将A1、A2、A3、A4、A5这五个容器由120℃冷却至60℃后，
在60℃的密闭带压的反应釜中，添加氮气，分别将冷却后的A1、A2、A3、A4、A5和B1以1:1的比例旋转混合，12个小时后，生产出五种不同的有机骨架材料并分别记作C1、C2、C3、C4、C5。
D：观察这五种有机骨架材料并比较其结构功能。
实验数据如表1所示，在均苯三甲酸与Fe(NO3)3·9H2O的比例为1:1的时候，有机骨架材料的病毒消杀能力最佳。
表1—不同比例的九水硝酸铁与均苯三甲酸对有机骨架材料病毒消杀能力的影响
Figure BDA0002742714700000061
实验2：不同比例的氟化氢对有机骨架材料病毒消杀能力的影响。
A：取一干净干燥的容器，在120℃的高温中，按照1:1的比例将九水硝酸铁溶于均苯三甲酸中，反应时间为2小时，混合溶解后将此容器记作A1；
B：取一干净干燥的容器，在容器中按序添加纳米病毒消杀材料水、OP-10和氟化氢，混合。
另取三个干净干燥的容器，重复上述操作，分别在容器中添加不同比例的氟化氢，其余操作不变：
纳米病毒消杀材料、水、OP-10、氟化氢的比例为：2:10:1:3，记做B1；
纳米病毒消杀材料、水、OP-10、氟化氢的比例为：2:10:1:5，记做B2；
纳米病毒消杀材料、水、OP-10、氟化氢的比例为：2:10:1:7，记做B3；
纳米病毒消杀材料、水、OP-10、氟化氢的比例为：2:10:1:9，记做B4；
C：将A1容器内的温度点冷却到60℃，
在60℃的密闭带压的反应釜中，添加氮气，将冷却后的A1和B1、B2、B3、B4分别以1:1的比例旋转混合，12个小时后，生产出四种不同的有机骨架材料并分别记作C1、C2、C3、C4。
D：观察这四种有机骨架材料并比较其结构功能。
实验数据如表2所示，在纳米病毒消杀材料、水、OP-10、氟化氢的比例为：2:10:1：9的时候，有机骨架材料的病毒消杀能力最佳。
表2—不同比例的氟化氢对有机骨架材料病毒消杀能力的影响
Figure BDA0002742714700000071
实验3：纳米病毒消杀材料的含量对有机骨架材料病毒消杀能力的影响。
A：取一干净干燥的容器，在120℃的高温中，按照1:1的比例将九水硝酸铁溶于均苯三甲酸中，反应时间为2小时，混合溶解后将此容器记作A1；
B：取一干净干燥的容器，在容器中按序添加不同比例的纳米金属粒子、再加入同一比例的水、OP-10和氟化氢，混合搅拌反应；
另取四个干净干燥的容器，重复上述操作，分别添加不同比例的纳米粒子，其余操作不变：
纳米病毒消杀材料、水、OP-10、氟化氢的比例为：0.5:10:1:9，记做B1；
纳米病毒消杀材料、水、OP-10、氟化氢的比例为：2:10:1:9，记做B2；
纳米病毒消杀材料、水、OP-10、氟化氢的比例为：4:10:1:9，记做B3；
纳米病毒消杀材料、水、OP-10、氟化氢的比例为：7:10:1:9，记做B4；
纳米病毒消杀材料、水、OP-10、氟化氢的比例为：10:10:1:9，记做B5；
C：将A1容器内的温度点冷却到60℃，
在60℃的密闭带压的反应釜中，添加氮气，将冷却后的A1和B1、B2、B3、B4、B5分别以1:1的比例旋转混合，12个小时后，将生产出四种不同的有机骨架材料并分别记作C1、C2、C3、C4、C5。
D：观察这四种有机骨架材料并比较其结构功能。
实验数据如表3所示，在纳米病毒消杀材料、水、OP-10、氟化氢的比例为：2:10:1:9的时候，有机骨架材料的病毒消杀能力最佳。
表3—纳米病毒消杀材料的含量对有机骨架材料病毒消杀能力的影响
Figure BDA0002742714700000081
实验4：含铁组分溶于均苯三甲酸的时长与有机骨架材料病毒消杀能力的影响。
A：取六个干净干燥的容器，在120℃的高温中，按照1:1的比例将九水硝酸铁溶于均苯三甲酸中，分别反应不同的时长，其余操作不变：
反应时间为0.5h，记做A1；
反应时间为1h，记做A2；
反应时间为1.5h，记做A3；
反应时间为2h，记做A4；
反应时间为2.5h，记做A5；
反应时间为3h，记做A6；
B：另取一干净干燥的容器，在容器中按序添加2:10:1:9的纳米金属粒子、水、OP-10和氟化氢，混合后，且将此容器记作B1；
C：将A1、A2、A3、A4、A5、A6这六个容器由120℃冷却至60℃后，
在60℃的密闭带压的反应釜中，添加氮气，分别将冷却后的A1、A2、A3、A4、A5、A6和B1以1:1的比例旋转混合，12个小时后，将产出六种不同的有机骨架材料并分别记作C1、C2、C3、C4、C5、C6。
D：观察这六种有机骨架材料并比较其结构功能。
实验结论如表4所示：九水硝酸铁溶于均苯三甲酸的反应时间为2h时，有机骨架材料的病毒消杀能力最强。
表4-含铁组分溶于均苯三甲酸的时长与有机骨架材料病毒消杀能力的影响
Figure BDA0002742714700000091
实验5：带有含铁含铁组分的均苯三甲酸与含有纳米病毒消杀材料的溶液混合时长对有机骨架材料病毒消杀能力的影响。
A：取一干净干燥的容器，在120℃的高温中，按照1:1的比例将Fe(NO3)3·9H2O溶于均苯三甲酸中，反应时间为2小时，混合溶解后将此容器记作A1；
B：另取一干净干燥的容器，在容器中按序添加纳米金属粒子、水、OP-10和氟化氢，比例为2:10:1:9，混合搅拌后，且将此容器记作B1；
C：将A1容器内的温度点冷却到60℃，
在60℃的密闭带压的反应辐中，添加氮气，将冷却后的A1和B1分别以1:1的比例旋转混合，在不同的混合时间段后，将生产出不同的有机骨架材料，其他操作不变：
混合时间为6h，记做C1；
混合时间为8h，记做C2；
混合时间为10h，记做C3；
混合时间为12h，记做C4；
混合时间为14h，记做C5；
混合时间为16h，记做C6；
混合时间为18h，记做C7；
混合时间为20h，记做C8。
D：观察这四种有机骨架材料并比较其结构功能。
实验结论如表5所示，A、B物料在混合12小时后，产出的有机骨架材料的病毒消杀能力最佳。
表5—带有含铁组分的均苯三甲酸与含有纳米病毒消杀材料的溶液混合时长对有机骨架材料病毒消杀能力的影响
Figure BDA0002742714700000101
应当说明的是，以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种承载纳米病毒消杀材料的有机骨架材料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)将含铁组分溶于均苯三甲酸，在密闭带压的氮气气氛下反应后得到物料A；
2)将纳米病毒消杀材料加入水中进行水相分散，加入表面活性剂同时加入氟化氢搅拌，得到物料B；
3)将所述物料A与物料B混合，在密闭带压的氮气气氛下搅拌一段时间后，得到承载纳米病毒消杀材料的有机骨架材料。
2.如权利要求1所述的一种承载纳米病毒消杀材料的有机骨架材料的制备工艺，其特征在于，所述含铁组分为九水硝酸铁、六水合氯化铁、氯化亚铁、纯铁中的一种。
3.如权利要求1所述的一种承载纳米病毒消杀材料的有机骨架材料的制备工艺，其特征在于，所述纳米病毒消杀材料包含纳米锌、纳米银、纳米钒、纳米钛中的一种。
4.如权利要求1所述的一种承载纳米病毒消杀材料的有机骨架材料的制备工艺，其特征在于，所述含铁组分与均苯三甲酸的重量比例为1-5:1。
5.如权利要求4所述的一种承载纳米病毒消杀材料的有机骨架材料的制备工艺，其特征在于，所述含铁组分为九水硝酸铁，九水硝酸铁与均苯三甲酸的重量比例为1:1。
6.如权利要求1所述的一种承载纳米病毒消杀材料的有机骨架材料的制备工艺，其特征在于，所述步骤1)中的反应时间为1.5-4小时，反应温度为60-100℃。
7.如权利要求1所述的一种承载纳米病毒消杀材料的有机骨架材料的制备工艺，其特征在于，所述表面活性剂选用OP-10，所述纳米病毒消杀材料与水的重量比例为0.1-0.3:1；所述氟化氢与水的重量比例为0.6-1.2:1；所述表面活性剂OP-10与水的重量比例为0.05-0.2:1。
8.如权利要求7所述的一种承载纳米病毒消杀材料的有机骨架材料的制备工艺，其特征在于，所述纳米病毒消杀材料、水、表面活性剂OP-10、氟化氢的重量比例为2:10:1:9。
9.如权利要求1所述的一种承载纳米病毒消杀材料的有机骨架材料的制备工艺，其特征在于，所述步骤2)中的搅拌时间为10分钟-1小时。
10.如权利要求1所述的一种承载纳米病毒消杀材料的有机骨架材料的制备工艺，其特征在于，所述步骤3)中A物料与B物料的重量比例为1:1，旋转时间为6-18小时，搅拌温度为120-200℃。
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