CN114014311B - 抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明的提供了一种抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料及其制备方法和应用。该石墨烯和纳米镜面铝复合材料首先通过水热法在石墨烯纳米片表面生长铝金属有机框架；然后进行高温煅烧，使得铝金属有机框架中的有机配体碳化得到负载纳米氧化铝颗粒的多孔碳；最后进行高速球磨，得到负载纳米镜面氧化铝颗粒的多孔碳与石墨烯的复合物，即为所述抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料。将该材料负载于织物表面，利用纳米镜面氧化铝的防热量渗漏以及多重反射作用，协同提高石墨烯的远红外自发热性能，能够有效提高光子的穿透深度，具有高效的自发热效应，在光照下，能够升温至60℃以上，从而实现快速升温杀毒的目的。

Description

抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料及其制备方法和 应用
技术领域
本发明涉及功能材料及纺织品改性技术领域，尤其涉及一种抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
石墨烯是碳原子以sp2杂化轨道组成的六角形蜂窝状二维纳米材料，可以看成是单层的石墨片。近年来石墨烯及其衍生物的抗菌功能已经得到行业的研究和验证，研究者认为其抗菌原理在于当微米级的细菌在石墨烯锋利的纳米级二维材料上游走时，瞬间就被割破细胞壁而死亡。此外，石墨烯还可以通过对细胞膜上磷脂分子的大规模直接抽取来破坏细胞膜从而杀死细菌。目前石墨烯抑菌特性已经被广泛地应用到内衣裤、袜子、床上用品等，其强大的物理抗菌性能也不断被市场所接受，对比市场上其他的抑菌纤维纺织应用，石墨烯纤维已经有极大的优势。
石墨烯能够吸收光线，使其中的电荷载流子局部加热，产生光热电压，和强烈的近电场，引起电荷移动，石墨烯吸收光并产生热电子，形成光电流，促进红外的吸收并辐射远红外波。织物添加1％-3％的石墨烯后，其远红外发射率可达90％以上，并在同等光源情况下该纤维面料可迅速升温3-5℃。专利CN202020624764.9公开了一种石墨烯发热片及特护口罩，利用石墨烯发热芯片通电后发热升温至45-65℃，从而有效灭活病毒。专利CN202021021006.4公开了一种新型石墨烯远红外智能防护口罩，利用石墨烯发热布模块层发热将电能转化为热能，低档低温可用作冬季防尘防护使用时面部取暖，让冬季不再寒冷；高档高温可以让口罩表面温度最高可达65℃以上，可在一定时长内杀死SARS等病毒。
然而上述利用石墨烯发热实现杀毒的手段，均需要外界提供电能，将电能转化为热能实现升温杀毒。此种做法增加了织物制备的复杂性和制造成本，而且使用安全性受到一定威胁。
有鉴于此，有必要设计一种改进的抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料及其制备方法和应用。该石墨烯和纳米镜面氧化铝复合材料首先在石墨烯纳米片表面生长铝金属有机框架，然后进行高温煅烧，铝金属有机框架中的有机配体碳化得到负载纳米氧化铝颗粒的多孔碳，最后高速球磨，得到具有抗菌抗病毒功能的石墨烯和纳米镜面氧化铝复合粉末。将该材料负载于织物表面，石墨烯纳米片与片状氧化铝的复合材料能够有效提高光子的穿透深度，具有高效的自发热效应，从而实现快速升温杀毒。
为实现上述发明目的，本发明提供了一种抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.将有机配体溶解于有机溶剂中，然后加入石墨烯纳米片，超声分散均匀，得到有机配体溶液；
S2.按无机铝盐与所述有机配体的摩尔比为(0.5～2):1，向步骤S1得到的所述有机配体溶液中加入无机铝盐，在120～200℃的反应釜中反应6～40h，然后离心、洗涤、干燥，得到Al-MOFs/石墨烯复合材料；
S3.将步骤S2得到的所述Al-MOFs/石墨烯复合材料在体积比为0.1％:99.9％～2％:98％氧气与惰性气体组成的混合气体中，进行高温煅烧处理，得到负载氧化铝的多孔碳与石墨烯的复合物；然后进行高速球磨，得到负载纳米镜面氧化铝的多孔碳与石墨烯的复合物，即为所述抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料。
作为本发明的进一步改进，在步骤S3中，所述球磨的方法包括：将所述负载氧化铝的多孔碳与石墨烯的复合物分散于N-甲基吡咯烷酮中，然后在高速球磨机中混合0.5～2h。
作为本发明的进一步改进，在步骤S1中，所述有机配体与石墨烯纳米片的质量比为1:(1～10)。
作为本发明的进一步改进，所述有机配体为多元羧酸或咪唑中的一种或多种；所述有机溶剂为乙醇、二乙基甲酰胺、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。
作为本发明的进一步改进，所述有机配体为多元羧酸。
作为本发明的进一步改进，所述石墨烯纳米片横向尺寸小于500nm，厚度小于10nm，且其边缘具有尖状或锯齿结构，每个所述石墨烯纳米片包括3-6个尖状或锯齿结构的。
作为本发明的进一步改进，在步骤S2中，所述无机铝盐为硝酸铝、氯化铝或硫酸铝铵。
作为本发明的进一步改进，在步骤S3中，所述高温煅烧处理的升温速率为1～5℃/min，煅烧温度为600～900℃，煅烧时间为1～4h。
一种抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料的应用，将以上所述的制备方法制备得到的抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料用于病毒的检测和预警，其方法包括：将所述抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料固载病毒荧光检测试剂，通过荧光效应，起到检测和预警作用。
一种抗菌抗病毒织物，所述抗菌抗病毒织物上负载有以上所述的抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料。
本发明的有益效果是：
1、本发明提供的抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料的制备方法，首先配制含有机配体和石墨烯纳米片的有机配体溶液，多元羧酸或咪唑类有机配体吸附于石墨烯纳米片表面，有助于石墨烯纳米片的剥离分散，不易团聚。然后加入无机铝盐，无机铝盐与吸附在石墨烯纳米片表面的有机配体发生配合反应，生成铝金属有机框架，与石墨烯纳米片形成复合物。接着进行高温煅烧，使得有机配体发生碳化，铝离子与体系中的氧原子结合形成纳米氧化铝，最后高速球磨，得到纳米镜面氧化铝颗粒，并被限域在形成的多孔碳内，得到石墨烯纳米片与负载纳米镜面氧化铝颗粒的多孔碳复合物，利用抛光的纳米镜面氧化铝良好的延展性、防热量渗漏以及多重反射作用，协同提高石墨烯的光子的穿透深度，具有高效的自发热效应，在光照下，能够快速升温至60℃以上，此种温度足以灭杀大多数病毒，在实际使用时，尤其对于处于户外的织物，能够实现快速升温杀毒的目的。
2、本发明提供的抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料的制备方法，通过合理控制有机配体与石墨烯纳米片的质量比以及石墨烯纳米片的尺寸，铝金属有机框架能够很好地生长于石墨烯纳米片表面，再经高温煅烧和球磨后，最终得到的石墨烯和纳米镜面氧化铝复合材料的远红外自发热性能较好，自发热效应显著，抗杀病毒能力强。
3、本发明提供的抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料，优选将多孔石墨烯纳米片与负载纳米镜面氧化铝颗粒的多孔碳复合，形成多级孔洞，将其用于织物时，一方面可提高织物的透气性，另一方面多级孔结构有助于将人体产生的热量散射回面料内部，阻止人体热量散失，且多级孔中的空气也能起到减少热量扩散的作用。此外，多级孔结构还有助于药物负载和传递，镜面铝的光反射作用有助于光的反射增强，因此，还可利用荧光试剂的固载，将本发明所述复合材料用于病毒的预警。
4、本发明提供的抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料，尺寸为纳米级，能够有效牢固地吸附在织物表面，从而得到自发热升温杀毒织物。织物水洗50次后，抗病毒活性率仍高于95％。本发明通过将石墨烯纳米片与片状氧化铝进行复合，在等量添加的情况下，不仅抗病毒活性率相比单纯的石墨烯得到提高，而且由于片状氧化铝成本明显低于石墨烯，因此整体制造成本显著降低，便于大规模应用。
附图说明
图1为本发明提供的石墨烯纳米片与片状氧化铝的复合材料纳米膜的TEM图。
图2为本发明提供的石墨烯纳米片与片状氧化铝的复合材料纳米膜另一比例下的TEM图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对本发明进行详细描述。
在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在具体实施例中仅仅示出了与本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
本发明提供了一种抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.将有机配体溶解于有机溶剂中，然后加入石墨烯纳米片，超声分散均匀，得到有机配体溶液。
所述有机配体为多元羧酸或咪唑中的一种或多种，优选为多元羧酸，例如对苯二甲酸、间苯二甲酸、均苯三甲酸、1,4-二萘二甲酸；所述有机溶剂为乙醇、二乙基甲酰胺、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。在此步骤中，多元羧酸或咪唑类有机配体吸附于石墨烯纳米片表面，有助于石墨烯纳米片的剥离分散，不易团聚。优选为多元羧酸时，有助于后续高温煅烧过程中纳米氧化铝的生成。
所述有机配体与石墨烯纳米片的质量比为1:(1～10)。在此质量比范围下，铝金属有机框架能够很好地生长于石墨烯纳米片表面，最终得到的石墨烯和纳米镜面氧化铝复合材料的远红外自发热性能较好，进而提高抗菌抗病毒性能。
优选地，所述石墨烯纳米片横向尺寸小于500nm，厚度小于10nm，且其边缘具有尖状或锯齿结构，每个所述石墨烯纳米片包括3-6个尖状或锯齿结构的。
更优选地，所述石墨烯纳米片横向尺寸为20～100nm，厚度小于6nm。本发明研究发现，小尺寸石墨烯纳米片与纳米镜面氧化铝组成的复合材料对织物的红外升温性能更优。
优选地，所述石墨烯纳米片为多孔石墨烯纳米片。多孔石墨烯，是在石墨烯的片层中通过物理或化学的方法制造的具有纳米尺寸的孔洞。本发明多孔石墨烯纳米片的孔径优选为10～30nm。将多孔石墨烯纳米片与负载纳米镜面氧化铝颗粒的多孔碳复合，形成多级孔洞，将其用于织物时，一方面可提高织物的透气性，另一方面多级孔结构有助于将人体产生的热量散射回面料内部，阻止人体热量散失，且多级孔中的空气也能起到减少热量扩散的作用。
S2.按无机铝盐与所述有机配体的摩尔比为(0.5～2):1，向步骤S1得到的所述有机配体溶液中加入无机铝盐，在120～200℃的反应釜中反应6～40h，然后离心、洗涤、干燥，得到Al-MOFs/石墨烯复合材料。
所述无机铝盐为硝酸铝、氯化铝或硫酸铝铵铝。在此步骤中，无机铝盐与吸附在石墨烯纳米片表面的有机配体发生配合反应，生成铝金属有机框架，与石墨烯纳米片形成复合物。
S3.将步骤S2得到的所述Al-MOFs/石墨烯复合材料在体积比为0.1％:99.9％～2％:98％氧气与惰性气体组成的混合气体中，进行高温煅烧处理，得到负载氧化铝的多孔碳与石墨烯的复合物；然后进行高速球磨，得到负载纳米镜面氧化铝的多孔碳与石墨烯的复合物，即为所述抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料。
所述高温煅烧处理的升温速率为1～5℃/min，煅烧温度为600～900℃，煅烧时间为1～4h。通过在含有少量氧气的氛围中煅烧，有机配体发生碳化，生成纳米氧化铝及多孔碳，且纳米氧化铝被限域在形成的多孔碳内，所述纳米镜面氧化铝颗粒的粒径为50～100nm。当煅烧温度升温到900℃时，材料的远红外升温效果降低，这是因为高温使金属有机框架结构坍塌，多孔碳发生聚集，孔隙率降低。氧气含量过高时，复合物容易被氧化，难以得到目标产物。
在步骤S3中，所述球磨的方法包括：将所述负载氧化铝的多孔碳与石墨烯的复合物分散于N-甲基吡咯烷酮中，然后在高速球磨机中混合0.5～2h。通过将负载氧化铝的多孔碳与石墨烯的复合物分散于N-甲基吡咯烷酮中进行高速球磨，能够有效防止复合物的团聚，从而提高对复合物中氧化铝的抛光效果，得到负载纳米镜面氧化铝的多孔碳与石墨烯的复合物。
一种抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料的应用，将以上所述的制备方法制备得到的抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料用于病毒的检测和预警，其方法包括：将所述抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料固载病毒荧光检测试剂，通过荧光效应，起到检测和预警作用。由于铝的镜面增强反射作用，能够加强荧光效应，多孔碳的固载和传递作用提高荧光试剂与病毒的作用速率和效率，从而提高病毒传感检测和预警作用。
一种抗菌抗病毒织物，所述抗菌抗病毒织物上负载有以上所述的抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料。可以通过复合纺丝或浸渍吸附等后整理方式，将制备的抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料负载于织物表面，利用纳米镜面氧化铝的防热量渗漏以及多重反射作用，协同提高石墨烯的远红外自发热性能，从而赋予织物良好的抗菌抗病毒性能。
实施例1
一种抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料，制备方法包括以下步骤：
S1.将对苯二甲酸溶解于N-甲基吡咯烷酮(浓度为30mmol/mL)中，然后加入石墨烯纳米片(横向尺寸约为300nm，厚度约为8nm，对苯二甲酸与石墨烯纳米片的质量比为1:5)，超声分散均匀，得到有机配体溶液；
S2.按无机铝盐与所述有机配体的摩尔比为1.5:1，向步骤S1得到的所述有机配体溶液中加入硝酸铝，在150℃的反应釜中反应20h，然后离心、洗涤、干燥，得到Al-MOFs/石墨烯复合材料；
S3.将步骤S2得到的所述Al-MOFs/石墨烯复合材料在体积比为1％:99.9％氧气与惰性气体组成的混合气体氛围中，以2℃/min的升温速率升温至850℃，煅烧2h，然后取出得到负载氧化铝的多孔碳与石墨烯的复合物，将其分散于N-甲基吡咯烷酮中(固含量为10wt％)，在高速球磨机中球磨1h，得到抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面氧化铝多孔碳复合粉末。
将制备的抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面氧化铝多孔碳复合粉末配制成悬浮液，通过浸轧吸附的方法负载在针织面料表面，然后根据GB/T 30127-2013纺织品远红外性能的检测和评价标准，对织物的远红外性能进行测试。根据GB/T 11048-1989方法A平板式测试织物的保温率，根据GB/T 5453-1997(压降100Pa、试验面积20cm2)测试织物的透气率，并依据FZ/T 73022-2019判定依据进行判定。
测试结果表明，织物的远红外发射率为0.93(标准值为≥0.88)，远红外辐照温升为2.5℃，远高于标准值(标准值为≥1.4)。保温率为30.55％(标准值≥30％)，克罗值为0.26clo，传热系数为24.40W/m2℃，透气率为328mm/s。
实际测试发现，织物在阳光照射下升温速度很快，从26℃升到40℃仅需3分钟。说明本发明制备的石墨烯和纳米镜面氧化铝多孔碳对织物具有良好的远红外自发热性能。
请参阅图1所示，可以看出，本发明制备的抗菌抗病毒织物在闪光灯照射下，具有弥散的闪光效果，是由织物上负载的石墨烯和纳米镜面氧化铝多孔碳复合物中的纳米镜面氧化铝的镜面反射导致的，说明本发明制备的复合物中镜面氧化铝具有良好的镜面反射效果，从而协同提高其远红外自发热性能。
请参阅图1和2所示，为将本实施例制备的抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面氧化铝多孔碳复合粉末制成悬浮液后涂覆得到的纳米膜的电镜图，可以看出，纳米膜中石墨烯、氧化铝和多孔碳分布均匀，成膜性良好，便于应用到织物上。
按照GB/T20944.3-2008的方法，将织物水洗50次，然后参照标准ISO 18184:2014(E)进行纺织品抗病毒活性测试，测试的病毒包括甲型流感病毒(H1N1)。
表1实施例1织物抗病毒测试结果
Figure BDA0003329249440000091
从表1可以看出，本发明制备的织物水洗50次后，抗病毒活性率仍达到95.37％，说明本发明制备的石墨烯纳米片与片状氧化铝的复合材料不仅具有良好的抗病毒作用，而且其纳米级结构使得其能够牢度地负载于织物上。而且，此种抗病毒测试还是在常规条件，没有光照的情况下，实际使用时，使用者穿戴织物于光照下，该材料会快速发热升温，其抗病毒作用更高。
实施例2-6
实施例2-6抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料，与实施例1相比，不同之处在于，石墨烯横向尺寸及孔径如表1所示，其他与实施例1大致相同，在此不再赘述。
表1实施例2-6的制备条件及性能测试结果
Figure BDA0003329249440000092
从表1可以看出，随着石墨烯纳米片横向尺寸的减小，远红外发射性能逐渐提高后基本保持不变，说明选用较小尺寸的石墨烯纳米片与纳米镜面氧化铝多孔碳复合，更有利于提高织物的远红外自发热性能。当选用多孔石墨烯纳米片时，织物远红外自发热性能和透气率均有所提高，且小尺寸多孔石墨烯的提高率更大，说明多孔石墨烯与纳米镜面氧化铝多孔碳形成了多级孔结构，一方面可提高织物的透气性，另一方面多级孔结构有助于将人体产生的热量散射回面料内部，阻止人体热量散失，且多级孔中的空气也能起到减少热量扩散的作用。作为本发明的复合材料，当远红外自发热性能提高时，其抗菌抗病毒性能也随之提高，因为快速的自发热升温，有助于快速灭杀细菌和病毒。
实施例7-10
实施例7-10抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料，与实施例1相比，不同之处在于，有机配体与石墨烯的质量比m1:m2及高温煅烧温度如表2所示，其他与实施例1大致相同，在此不再赘述。
表2实施例7-10的制备条件及性能测试结果
Figure BDA0003329249440000101
从表2可以看出，随着有机配体与石墨烯的质量比的增大，远红外自发热性能先升高后降低，说明本发明通过合理控制两者复合比例，得到了具有较好远红外自发热性能的复合材料及织物。透气率呈升高趋势，这可能是因为纳米镜面氧化铝多孔碳含量升高时，其多孔结构有助于提高织物的透气性。随着煅烧温度的升高，远红外自发热性能和透气率均先升高后降低，这可能是因为当煅烧温度升温到900℃时，高温使金属有机框架结构坍塌，多孔碳发生聚集，孔隙率降低。当未进行煅烧时(对比例1)，远红外自发热性能与透气率均降低，说明金属有机框架对提高石墨烯远红外自发热性能的作用不大。对其进行煅烧，形成了纳米氧化铝及多孔碳复合物，再经球磨得到抛光的纳米镜面氧化铝，更有利于提高其远红外自发热性能。
实施例11
一种抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料，与实施例1相比，不同之处在于，在步骤S1中，所述对苯二甲酸替换为N-甲基咪唑。其他与实施例1大致相同，在此不再赘述。
测试结果表明，织物的远红外发射率为0.925，远红外辐照温升为2.4℃，保温率为30.45％，透气率为325mm/s。可见选用N-甲基咪唑为有机配体时，远红外自发热性能有所降低。这可能是因为N-甲基咪唑中不含有含氧基团，在高温煅烧时，纳米氧化铝的生成量减少，进而减少纳米镜面氧化铝的生成量，从而影响其远红外自发热性能。
对比例2
与实施例1相比，不同之处在于，将实施例1中的石墨烯纳米片负载于针织面料表面。其他与实施例1大致相同，在此不再赘述。
对比例3
与实施例1相比，不同之处在于，将纳米镜面氧化铝粉和石墨烯混合物(纳米镜面氧化铝粉和石墨烯的结构及配比与实施例1大致相同)负载于针织面料表面。其他与实施例1大致相同，在此不再赘述。
对比例4
一种抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料，制备方法包括以下步骤：
S1.将对苯二甲酸溶解于N-甲基吡咯烷酮(浓度为30mmol/mL)中，超声分散均匀，得到有机配体溶液；
S2.按无机铝盐与所述有机配体的摩尔比为1.5:1，向步骤S1得到的所述有机配体溶液中加入硝酸铝，在150℃的反应釜中反应20h，然后离心、洗涤、干燥，得到Al-MOFs材料；
S3.将步骤S2得到的所述Al-MOFs材料与石墨烯纳米片(横向尺寸约为300nm，厚度约为8nm，添加量与实施例1相同)混合均匀，在氮气氛围中，以2℃/min的升温速率升温至850℃，煅烧2h，然后取出冷却后球磨，得到抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面氧化铝多孔碳复合粉末。
对比例5
与实施例1相比，不同之处在于，在步骤S3中未进行球磨处理。其他与实施例1大致相同，在此不再赘述。
对比例6
与实施例1相比，不同之处在于，在步骤S3中高温煅烧处理的氛围为纯惰性气体，不含有氧气。其他与实施例1大致相同，在此不再赘述。
其他与实施例1大致相同，在此不再赘述。
表3对比例2-4的制备条件及性能测试结果
Figure BDA0003329249440000121
从表3可以看出，单纯的石墨烯纳米片的远红外自发热性能低于本发明制备的石墨烯与纳米镜面氧化铝多孔碳复合物的性能。石墨烯与纳米镜面氧化铝粉复合时，远红外自发热性能和抗病毒性能高于单纯的石墨烯纳米片，但仍低于本发明制备的石墨烯与纳米镜面氧化铝多孔碳复合物的性能。说明将石墨烯与纳米镜面氧化铝多孔碳复合具有更优的远红外自发热性能。在制备石墨烯与纳米镜面氧化铝多孔碳复合材料时，如果先制备铝金属有机框架，再与石墨烯一起煅烧，远红外自发热性能和抗病毒性能也低于本发明的制备方法制备的石墨烯与纳米镜面氧化铝多孔碳复合物的性能。说明将铝金属有机框架生长于石墨烯纳米片表面，再一起煅烧，更有助于提高其远红外自发热性能和抗病毒性能。未进行球磨处理时，远红外自发热性能和抗病毒性能低于进行球磨处理的。说明通过球磨处理能够得到抛光的纳米镜面氧化铝，有助于反射、有效锁住身体热量。当煅烧的气氛不含氧气时，由于纳米氧化铝的生成量显著减少，导致远红外自发热性能和抗病毒性能显著降低。
综上所述，本发明提供的抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料，首先配制含有机配体和石墨烯纳米片的有机配体溶液，多元羧酸或咪唑类有机配体吸附于石墨烯纳米片表面，有助于石墨烯纳米片的剥离分散，不易团聚。然后加入无机铝盐，无机铝盐与吸附在石墨烯纳米片表面的有机配体发生配合反应，生成铝金属有机框架，与石墨烯纳米片形成复合物。接着进行高温煅烧，使得有机配体发生碳化，铝离子与体系中的氧原子结合形成纳米氧化铝，最后高速球磨，得到纳米镜面氧化铝颗粒，并被限域在形成的多孔碳内，得到石墨烯纳米片与负载纳米镜面氧化铝颗粒的多孔碳复合物，利用抛光的纳米镜面氧化铝的防热量渗漏以及多重反射作用，协同提高石墨烯的远红外自发热性能，进而提高抗菌抗病毒性能。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将有机配体溶解于有机溶剂中，然后加入石墨烯纳米片，超声分散均匀，得到有机配体溶液；
S2.按无机铝盐与所述有机配体的摩尔比为(0.5～2):1，向步骤S1得到的所述有机配体溶液中加入无机铝盐，在120～200℃的反应釜中反应6～40h，然后离心、洗涤、干燥，得到Al-MOFs/石墨烯复合材料；
S3.将步骤S2得到的所述Al-MOFs/石墨烯复合材料在体积比为0.1％:99.9％～2％:98％氧气与惰性气体组成的混合气体中，进行高温煅烧处理，得到负载氧化铝的多孔碳与石墨烯的复合物；然后进行高速球磨，得到负载纳米镜面氧化铝的多孔碳与石墨烯的复合物，即为所述抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料。
2.根据权利要求1所述的抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，所述球磨的方法包括：将所述负载氧化铝的多孔碳与石墨烯的复合物分散于N-甲基吡咯烷酮中，然后在高速球磨机中球磨0.5～2h。
3.根据权利要求1所述的抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述有机配体与石墨烯纳米片的质量比为1:(1～10)。
4.根据权利要求3所述的抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料的制备方法，其特征在于，所述有机配体为多元羧酸或咪唑中的一种或多种；所述有机溶剂为乙醇、二乙基甲酰胺、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料的制备方法，其特征在于，所述有机配体为多元羧酸。
6.根据权利要求3所述的抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料的制备方法，其特征在于，所述石墨烯纳米片的横向尺寸小于500nm、厚度小于10nm，且其边缘具有尖状或锯齿结构，每个所述石墨烯纳米片包括3-6个尖状或锯齿结构的。
7.根据权利要求1所述的抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，所述无机铝盐为硝酸铝、氯化铝或硫酸铝铵。
8.根据权利要求1所述的抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，所述高温煅烧处理的升温速率为1～5℃/min，所述煅烧温度为600～900℃，煅烧时间为1～4h。
9.一种抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料的应用，其特征在于，将权利要求1至8中任一项权利要求所述的制备方法制备得到的抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料用于病毒的检测和预警，其方法包括：将所述抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料固载病毒荧光检测试剂，通过荧光效应，起到检测和预警作用。
10.一种抗菌抗病毒织物，其特征在于，所述抗菌抗病毒织物上负载有权利要求9所述的抗菌抗病毒石墨烯和纳米镜面铝复合材料。
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