[发明专利]还原氧化石墨烯-金属/金属氧化物功能复合材料、制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种还原氧化石墨烯‑金属/金属氧化物功能复合材料，涉及抗菌纳米材料技术领域。所述复合材料包括还原氧化石墨烯及金属或金属氧化物；所述还原氧化石墨烯与所述金属或金属氧化物的质量比为1：3.5～4.5；所述金属为银：所述金属氧化物为氧化锌或氧化铜。本发明以氧化石墨烯为原料，通过一步水热法原位制备还原氧化石墨烯‑金属/金属氧化物功能复合材料，提高了石墨烯及金属或金属氧化物在水中的分散性以及协同抗菌性能，成本低，方法简便，对大豆疫霉的抑制效应显著。

技术领域

本发明涉及抗菌纳米材料技术领域，具体涉及一种还原氧化石墨烯-金属/ 金属氧化物功能复合材料、制备方法及其应用。

背景技术

大豆疫霉是一种半自养的同生卵菌，寄主范围狭窄，经济危害仅限于大豆(Glycine max(L.))。大豆疫霉于1948年在美国印第安纳州首次被报道为大豆根腐病的病因。此后，它成为亚洲、非洲、澳大利亚、欧洲和南北美洲大豆产区的一种重要大豆病原体。它会导致幼苗枯萎和成熟植株的根茎腐烂，已经成为大豆成功生产的一个限制因素，据估计全球每年因它而损失约10-20亿美元。中国目前是世界第四大大豆生产国，种植面积广泛，各种植区在大豆收获季节的环境条件均有利于大豆疫霉游动孢子的侵染。目前已经陆续在各地区发现了大豆疫霉的迹象，为了防止大豆生产的经济损失，因此希望寻找新型的环保杀菌剂来快速有效的对其进行防治，通过纳米科学技术解决实际农业问题。

目前，随着纳米科学技术的迅速发展，纳米粒子因其在改善药物递送、减缓活性成分释放和低浓度抗菌活性等方面的潜力而受到广泛关注。特别是金属和金属氧化物NPs，由于其体积小、表面积大，具有与同类宏观材料不同的独特的物理化学性质。基于此，金属和金属氧化物NPs已被用于各种领域，如催化、光子学、生物传感器、光电子和抗真菌/抗菌应用。例如，氧化锌(ZnO)、氧化铜(CuO)和银(Ag)NPs已被广泛报道用于植物病害控制。它们使用的机制与传统杀菌剂完全不同，可以针对多种生物分子来对抗已经产生耐药性的菌株。总之，它们可以通过细胞膜损伤、DNA相互作用和活性氧(ROS)等途径发挥抗菌活性。此外，锌和铜作为植物生长所需的微量元素，在适宜的浓度范围内具有促进植物生长和抗逆的潜力。然而，在应用中由于金属和金属氧化物NPs 的聚集效应，其抗菌性能往往降低甚至丧失。

石墨烯(Graphene)作为一种二维(2D)sp²杂化碳结构，具有六角形排列结构，因其优异的物理化学性质等在许多领域受到广泛关注。研究发现，石墨烯及其衍生物氧化石墨烯(Graphene Oxide)和还原氧化石墨烯(Reduced Graphene Oxide)具有破坏微生物细胞膜和产生大量ROS的功能，因此在抗菌应用中被广泛应用。虽然石墨烯基材料表现出抗菌性能，但由于其高表面能，它们也有很强的团聚倾向，特别是石墨烯和还原氧化石墨烯。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述背景技术中存在的不足，提供一种石墨烯功能复合材料、制备及其应用。通过一步水热法原位制备rGO-金属/金属氧化物纳米复合材料，提高了石墨烯及金属或金属氧化物在水中的分散性以及协同抗菌性能，成本低，方法简便，对大豆疫霉的抑制效应显著。

本发明第一个目的提供一种还原氧化石墨烯-金属/金属氧化物功能复合材料，所述复合材料包括还原氧化石墨烯及金属或金属氧化物；所述还原氧化石墨烯与所述金属或金属氧化物的质量比为1：3.5～4.5；

所述金属为银：所述金属氧化物为氧化锌或氧化铜。

本发明第二个目的提供一种还原氧化石墨烯-金属/金属氧化物功能复合材料的制备方法，包括以下步骤：

提供氧化石墨烯悬浮液，所述氧化石墨烯悬浮液浓度为2～2.5mg/mL；

向所述氧化石墨烯悬浮液中加入金属盐化合物，混合均匀，加入还原剂，进行水热反应，反应结束经处理后，即得还原氧化石墨烯-金属/金属氧化物功能复合材料；

所述金属盐化合物为锌盐、银盐或铜盐。