[发明专利]一种具有光催化抗菌性的细菌纤维素基复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及光催化和抑菌材料领域，尤其涉及一种具有光催化抗菌性的细菌纤维素基复合材料。

背景技术

细菌纤维素是细菌合成的纤维素的统称。细菌纤维素与植物纤维素或海藻产生的纤维素在化学本质上是相同的，但细菌纤维素具有许多独特的性质，如：化学纯度高、结晶度高；具有很高的抗张强度和弹性模量；很强的水结合性；极佳的形状维持能力；良好的生物相容性、可降解性等优良特性。这些优良的特性使得细菌纤维素在造纸业、食品工业、废水处理、电子行业以及医疗器械领域具有良好的应用前景。细菌纤维素是一种非常有潜力的生物材料，可以用作人工皮肤、人工血管、血管移植、组织工程支架、以及伤口敷料等，但由于细菌纤维素提供的潮湿的环境有利于细菌的滋生，而细菌纤维素本身不具有抗菌性，这使得其在医疗器械领域的应用受到了极大的限制。为了赋予细菌纤维素抗菌性能从而拓展其在医学领域的应用，研究者们做了很多的工作，例如细菌纤维素负载纳米银(Insitusynthesisofsilver-nanoparticles/bacterialcellulosecompositesforslow-releasedantimicrobialwounddressing，CarbohydratePolymers，102(2014)762-771)；细菌纤维素表面嫁接氨基基团(BioinspiredAntimicrobialandBiocompatibleBacterialCelluloseMembranesObtainedbySurfaceFunctionalizationwithAminoalkylGroups，ACSAppl.Mater.Interfaces2013，5，3290-3297)等，这些研究使使细菌纤维素获得了一定的抗菌性，但这些工作因存在着操作成本和安全性等问题，并没有得到广泛的应用。

二氧化钛呈白色固体或粉末状，具有无毒、不透明、最佳的白度和光亮度等特性，是一种性能良好的白色无机颜料，也是一种无机半导体材料。诸多研究表明二氧化钛具有光催化性能，在近紫外光的激发下可以产生强氧化性物质，因此可以应用于水质和土壤的净化、空气净化、自洁净、光催化杀菌等领域。目前，因二氧化钛光催化效率低、光谱响应范围窄等问题在一定程度上限制其光催化性能的实际应用。诸多研究表明二氧化钛与新型碳家族“明星材料”——氧化石墨烯复合可以提高其光催化效率，2013年9月18日国家知识产权局授权了“二氧化钛与氧化石墨烯复合纳米片材料及其制备方法”发明专利(授权号CN102492313B)，该专利提供了一种无定型二氧化钛与氧化石墨烯复合纳米片材料的制备方法。

利用具有高效光催化活性的二氧化钛/氧化石墨烯复合材料改性细菌纤维素，得到一种具有光催化抗菌性的细菌纤维素，不仅可以促进细菌纤维素在医疗器械领域的应用，也促进细菌纤维素在废水处理、空气净化等领域的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有光催化抗菌性的细菌纤维素/二氧化钛-氧化石墨烯复合材料，该复合材料表现出良好的抗菌性，在光催化作用下抑制或杀死微生物，但抗菌剂不被消耗，具有持久的抗菌活性。

本发明实现的技术方案是：

步骤1、以二氧化钛的前体物质钛酸丁酯和氧化石墨烯分散液为原料制备二氧化钛/氧化石墨烯复合材料，得到无定型二氧化钛-氧化石墨烯复合材料；

步骤2、将上述无定型二氧化钛-氧化石墨烯复合材料置于马弗炉中，在惰性气体的保护下400-500℃煅烧2h-8h，得到具有高光催化活性的结晶型二氧化钛-氧化石墨烯复合材料；

步骤3、将上述具有光催化活性的二氧化钛-氧化石墨烯复合材料与细菌纤维素复合，得到具有光催化抗菌性的细菌纤维素/二氧化钛-氧化石墨烯复合材料，其中涉及到两种合成方法：

方法一：配制浓度为5mg-100mg/ml的二氧化钛-氧化石墨烯分散液，细菌纤维素湿膜裁剪成所需尺寸和形状，按压或抽滤法除去20％-70％的水分并浸泡在二氧化钛-氧化石墨烯分散液中，于暗处持续轻微震荡，浸泡时间为12h以上，干燥得到细菌纤维素/二氧化钛-氧化石墨烯复合材料；

方法二：将细菌纤维素湿膜打浆，制备成均匀的纤维素浆料，将二氧化钛-氧化石墨烯加入上述浆料中，细菌纤维素和二氧化钛-氧化石墨烯的质量比可以是：1∶0.1-1，置于暗处用磁力搅拌器充分搅拌均匀，搅拌时间为0.5-5h，抽滤或压滤处理得到细菌纤维素/二氧化钛-氧化石墨烯复合湿膜，真空干燥，得到质地均匀的细菌纤维素二氧化钛-氧化石墨烯复合膜。