[发明专利]一种GQDs/TiO2/ZnO复合抗菌材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种GQDs/TiO₂/ZnO复合抗菌材料及其制备方法与应用，制备时首先制备纳米TiO₂/ZnO，之后将其负载到GQDs的表面完成复合抗菌材料的制备，该复合抗菌材料的制备工艺简单，材料廉价易得，易于实现工业化生产，本发明制备的复合抗菌材料具有良好的水溶性和稳定性，具有较高的抗菌活性，可广泛应用于各种抑菌、杀菌领域中；且原料来源广泛，制备工艺简单，适于推广使用。

技术领域

本发明属于光催化型抗菌复合材料制备领域，尤其涉及到一种GQDs/TiO₂/ZnO复合抗菌材料及其制备方法与应用。

背景技术

光催化型抗菌剂是近年来出现的一种新型抗菌剂，由于其无毒、无特殊气味、无刺激性、本体颜色多为白色、颜色稳定性好、高温下不变色、不分解、价格低廉且资源丰富，该类抗菌剂在近年来得到较为广泛的应用。

纳米TiO₂是一种应用很广泛的纳米材料，已大量应用于涂料、陶瓷、抗菌材料等领域，是一种光催化型抗菌材料的代表，光催化的强氧化能力可以破坏细菌的细胞壁结构并分解出细菌体，达到高效杀菌的目的；但是TiO₂只有在紫外光的照射下才能表现出抗菌能力，大大限制了其应用。通过向TiO₂中掺杂金属或非金属离子而引入杂质或缺陷，不仅能够改善TiO₂的光吸收，抑制光生电子-空穴的再复合，提高量子效率，提高光谱可利用范围以及光催化效能，而且能够改善二氧化钛本身的晶格缺陷，增大禁带吸收范围，增强光敏性能。利用二氧化钛表面多羟基的特点，负载其它抗菌剂，还能进一步改善抗菌性能。研究表明，掺入的金属氧化物起到扩展TiO₂的光可利用范围的作用，而非金属则抑制光生载流子的复合，两者协同作用，可以提高抗菌性能。

纳米氧化锌作为一种新型的纳米光催化型抗菌剂，来源丰富，价格低廉，在抗菌方面有着广阔的应用前景和巨大的应用价值，而如何提高其光催化活性是近几年来科学界研究的热点之一，同时，纳米氧化锌抗菌性能的高低很大程度上取决于其光催化活性的强弱，因此通过适当的方法对纳米氧化锌材料改性具有重要的意义。通常采用的方法有氧化锌半导体表面光敏化技术、氧化锌半导体表面沉积贵金属、制备含氧化锌的二元或多元复合物等。

因此，本发明期望通过在TiO₂中掺杂金属氧化物或无机非金属材料而引入杂质或缺陷以形成一种廉价高效的光催化型抗菌材料，并能广泛用于环境及抗菌产品中。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的不足，提供一种GQDs/TiO₂/ZnO复合抗菌材料及其制备方法与应用，本发明制备的抗菌复合材料有较好的抗菌效果，在抑菌、杀菌领域均有广泛的应用前景。

本发明的具体技术方案如下所述：

一种GQDs/TiO₂/ZnO复合抗菌材料的制备方法，具体包括如下步骤：

1)GQDs的制备：取柠檬酸加热熔化，再用碱性溶液调节pH为6～8，制备GQDs水溶液；

2)ZnO制备：将ZnSO₄溶液滴入NH₄HCO₃溶液中，剧烈搅拌，离心，洗涤，干燥，500～650℃煅烧2～4h；

3)TiO₂/ZnO的制备：将TiO₂(99.8％，40nm，锐钛，亲水，麦克林公司生产)溶于去离子水中，之后将步骤2)制备的ZnO溶于去离子水中，将ZnO溶液滴加到TiO₂溶液中，在真空下过滤并将回收的粉末用蒸馏水洗涤，干燥，将材料研磨并在400～600℃下煅烧2～4小时；