[发明专利]一种层状纳米硫化物及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种层状纳米硫化物，其中掺杂有氮元素。本发明还提供了所述层状纳米硫化物的制备方法及其在制备抗菌材料中的应用。本发明提供的层状纳米硫化物在保留原有纳米材料特性的基础上显著提高了抗菌性能，可用于抗菌材料、抗菌制剂等。本发明提供的制备方法仅需“水热插层”+“超声破碎”两步即可完成，操作简便，制备时间短，条件温和、环保，产物的产率明显得到了提高，十分适合大规模的二维层状类石墨烯过渡金属硫化物纳米材料的制备，为其合成和应用提供了基础。

技术领域

本发明涉及纳米材料领域，具体涉及一种层状纳米硫化物及其制备方法和应用。

背景技术

纳米级的硫化钼(MoS₂)是一种典型的类石墨烯二维过渡金属硫化物(TMDs)，它具有独特的物理化学性质，从而在催化、电池、光电器件等领域有着广泛的应用。从2013年开始，纳米MoS₂在生物医学领域中的应用也备受关注，这主要归因于其独特的优势如：比表面积大易于药物负载、高的近红外光热转换效率、硫键暴露在外且具有硫空位而易于表面物理和化学修饰等。目前为止，层状纳米MoS₂在光热抗肿瘤、基因治疗、生物大分子检测以及抗菌方面均获得了一系列的研究进展。

纳米MoS₂进行广泛生物医学应用研究的关键前提是得到高产率且尺寸可控的MoS₂纳米片。目前，合成纳米MoS₂的方法主要有：机械剥离法、液相-插层-剥离法、离子插层-剥离法、离子交换剥离法、氧化剥离法、化学气相沉积(CVD)及水热合成法等。不同方法得到的MoS₂纳米片的结构不同，从而决定了其应用领域的不同。其中，液相-插层-剥离法和水热合成法容易得到产率较高的单层或多层MoS₂纳米片，因此，在生物医学研究方面，液相-插层-剥离法和水热合成法最常用。液相-插层-剥离法中，一般选择接近MoS₂表面张力的有机溶剂或表面活性剂/聚合物溶液以减弱其层与层之间的相互作用力，从而进行有效的剥离。为了满足生物医用的要求，有研究报道，利用生物聚合物(例如，具有疏水片段的牛血清白蛋白(BSA))进行液相剥离不仅可以提高纳米MoS₂的片层产率，而且可以提高该材料的生物相容性。然而，使用生物聚合物的液相剥离很耗时且剥离所得MoS₂纳米片的产率还是相对较低，均没有高于65％。

因此，迫切需要开发一种简单、高效的液相-插层-剥离法并高产率制备尺寸可控的MoS₂纳米片及其类似硫化物纳米片，以开拓纳米硫化物的研究和应用。

发明内容

为克服现有技术中存在的上述缺陷，本发明的一个目的是提供一种层状纳米硫化物。

本发明的另一个目的是提供所述层状纳米硫化物的制备方法。

本发明的还一个目的是提供所述层状纳米硫化物的应用。

本发明提供的层状纳米硫化物为过渡金属硫化物，其中掺杂有氮(N)元素。

本发明提供的层状纳米硫化物可以为单层或多层的纳米片，尺寸可控，平均直径可以为10～200nm，具有常规层状纳米硫化物的物化性质以及生物活性，尤其适合应用于生物医学领域。

本发明提供的层状纳米硫化物中，N元素的掺杂量可以进行调控。优选地，N元素的掺杂量按质量比可以为层状纳米硫化物总质量的1～20％。

本发明提供的层状纳米硫化物中，形成硫化物的过渡金属可以包括钼(Mo)、钨(W)、钒(V)等，也可以为其他种类的过渡金属。