[发明专利]纳米锌复合抗菌材料的制备方法及应用

说明书

本发明提供了一种纳米锌复合抗菌材料的制备方法及应用，属于环境工程领域，尤其涉及抗菌材料领域，制备得到的纳米锌复合抗菌材料杀菌效果好，能够制备得到抗菌涂料。该纳米锌复合抗菌材料的制备方法，具体包括如下步骤：将纳米氧化锌加入到N‑甲基吡咯烷酮中，超声处理，得到溶液Ⅰ；向上述溶液Ⅰ中加入硅烷偶联剂，超声处理，得到溶液Ⅱ；将溶液Ⅱ离心得沉淀，沉淀洗涤，干燥；将干燥后的沉淀与氧化石墨烯混合于N,N‑二甲基乙酰胺溶液中，超声处理，得到溶液Ⅲ；将溶液Ⅲ离心得沉淀，沉淀洗涤，干燥，即得纳米锌复合抗菌材料。

技术领域

本发明涉及环境工程领域，尤其涉及抗菌材料，具体涉及一种纳米锌复合抗菌材料的制备方法及应用。

背景技术

工业循环冷却水具有温度适宜(30～40℃)、溶解氧含量高等特点，极易导致微生物在冷却水系统中大量繁殖，从而造成输水水质恶化，形成生物粘泥，导致传热效率下降、管道腐蚀、输水管道能耗增加、堵塞冷却设备及输水管道等，使工业企业的正常运行受到威胁。

为控制微生物腐蚀及生物粘泥的形成，目前常用的方法是化学抗菌技术，即在循环冷却水系统中添加化学抗菌剂，如含氯基、季磷盐等抗菌剂。其效果看似比较明显，但是其投资较大、运行费用高、管理难度大，同时改变了水中的化学成分而容易对环境造成二次污染，尤其是添加磷系水处理剂的循环冷却水系统，随着磷的排放会造成水体富营养化，严重影响生态环境。目前，绿色无污染的循环冷却水系统抗菌剂亟需研究。

在具有抗菌潜力的纳米材料中，金属纳米粒子是最具发展潜能的纳米抗菌材料之一。纳米ZnO由于比表面积的增大，使其与周围环境相互作用增强，因此抗菌性能更好，可有效抑制革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的生长，甚至对耐高温、耐高压的细菌孢子也有抗菌活性。研究表明，氧化锌水溶液中活性氧的含量有所增加，特别是羟基自由基、过氧化氢及单线态氧，这些都与氧化锌的抗菌性能相关，特别是过氧化氢。

基于纳米氧化锌的广谱抗菌性能及其安全性，如果将其与其它纳米材料制备成复合物，可能更有利于其获得更好的抗菌性能并拓展其应用领域。氧化石墨烯(GrapheneOxide，GO)是通过剥离氧化石墨的方法得到的一种层状纳米材料，通常是将石墨与强氧化剂(如硫酸、硝酸和高锰酸钾等)进行反应得到的。由于氧化石墨烯易于吸附无机纳米粒子的特性，可将纳米氧化锌颗粒负载其上。但是，现有的氧化石墨烯纳米氧化锌复合物的杀菌效率低，不能够在较低用量下达到较高的杀菌效果，用于冷却水系统的过程中，成本较高且杀菌效果并不理想。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米锌复合抗菌材料的制备方法及应用，杀菌效果好，能够制备得到抗菌涂料用于循环冷却水系统，涂于循环冷却水系统管壁后，能够有效的杀死循环水中的微生物，用量少，杀菌率高且成本较低。

本发明的一方面提供了纳米锌复合抗菌材料的制备方法，具体包括如下步骤：

将纳米氧化锌加入到N-甲基吡咯烷酮中，超声处理，得到溶液Ⅰ；

向上述溶液Ⅰ中加入硅烷偶联剂，超声处理，得到溶液Ⅱ；

将溶液Ⅱ离心得沉淀，沉淀洗涤，干燥；

将上述干燥后的沉淀与氧化石墨烯混合于N,N-二甲基乙酰胺溶液中，超声处理，得到溶液Ⅲ；

将溶液Ⅲ离心得沉淀，沉淀洗涤，干燥，即得纳米锌复合抗菌材料。

作为优选技术方案，所述纳米氧化锌与N-甲基吡咯烷酮的质量体积比为1：10-30g/ml；所述纳米氧化锌与硅烷偶联剂的质量体积比为1:15-25g/ml。

作为优选技术方案，所述干燥后的沉淀与氧化石墨烯的质量比为1.5-3：1，所述干燥后的沉淀与氧化石墨烯的总质量与N,N-二甲基乙酰胺溶液的体积比为：1：50-100g/mL。

作为可选技术方案，所述沉淀洗涤为用无水乙醇洗涤3-5次，所述干燥为烘箱中干燥24-48h。