[发明专利]一种新型环境净化材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明是涉及一种环境净化材料及其制备方法和应用，具体说，是涉及一种由壳聚糖或壳聚糖衍生物、稀土离子及过渡金属离子络合生成的壳聚糖稀土/过渡金属配合物及其制备方法和应用。

背景技术

环境与健康问题是当代人类普遍关注的重大问题。世界范围内频频发生因细菌传染引起的包括霍乱、肺炎、疟疾、结核病和肝炎等疾病导致人类死亡，触目惊心。2003年的SARS病毒的突然袭击，近年来肠道病毒EV71感染疾病(手足口病)更使人们警觉到细菌、病毒的可怕性及其危害性。因此，应用环境净化材料控制和消灭有害细菌的生长和繁殖，已成为科技领域内的重要课题。研制持久、高效、低毒、可降解的环境净化材料，对环境的改善和人们健康水平的提高具有十分重要的意义。

环境净化材料的核心技术是抗菌剂的研发，传统的抗菌剂有无机抗菌剂、有机抗菌剂和天然抗菌剂等。无机抗菌剂具有安全性、耐热性、持久性等优点，它一般含有银、锌、铜等金属离子成分和无机载体，通过缓释作用以提高抗菌长效性。有机抗菌剂抗菌力强，抗菌迅速但存在耐热性差、易水解、持久性差等缺点，而且部分还有一定的毒性；天然类抗菌剂耐热性较差，应用范围较窄。因此现有的单一型抗菌剂很难满足市场的需求，研制新型的复合抗菌剂越来越引起了人们的关注，从而实现真正意义上的广谱抗菌。

壳聚糖是甲壳素脱乙酰基的产物，而甲壳素是一种天然高分子多糖，是仅次于纤维素的第二大类天然高分子，我国产量大，价格低，无毒副作用，具有良好的生物相容性，可变废为宝。近年来壳聚糖在各个领域如化工、环境保护等方面中的运用受到很大的重视，其中有关壳聚糖及其聚合物抗菌性能的报道较多，认为壳聚糖不仅具有天然抗菌性能，而且抗菌谱广。稀土是我国丰产矿物，由于自身独特的结构特点和物理化学性质，也具有抗菌性能。如何利用壳聚糖、稀土、过渡金属的协同抗菌作用合成抗菌稳定性和长效性的环境净化材料，目前还未见到有关报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是提供一种环境净化材料，以克服上述现有技术所存在的成本昂贵、易水解、持久性差、有一定的毒性及应用范围较窄的缺陷。

本发明所要解决的技术问题之二是提供一种操作简单、成本低廉、适合工业化生产的环境净化材料的制备方法。

本发明所要解决的技术问题之三是提供所述环境净化材料的应用。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的环境净化材料，是由壳聚糖或壳聚糖衍生物、稀土离子及过渡金属离子络合生成的壳聚糖稀土/过渡金属配合物纳米粒子组成，纳米粒子的粒径为10～100nm。

所述壳聚糖稀土/过渡金属配合物中稀土离子占1～40％，过渡金属离子占1％～10％，壳聚糖或壳聚糖衍生物占50％～98％，所述比例为重量百分比。

所述稀土离子优选La³⁺、Ce⁴⁺、Ce³⁺、Pr³⁺、Nd³⁺、Sm³⁺、Eu³⁺、Gd³⁺、Tb³⁺、Dy³⁺、Ho³⁺、Er³⁺、Tm³⁺、Yb³⁺、Lu³⁺、Y³⁺中的一种或一种以上。

所述过渡金属离子优选Ag⁺、Cu²⁺、Zn²⁺中的一种或一种以上。

所述壳聚糖优选精制壳聚糖、食品级壳聚糖或高密度壳聚糖，壳聚糖衍生物优选羟丙基壳聚糖或羧甲基壳聚糖。

本发明的环境净化材料的制备方法，包括如下步骤：

a)首先称取一定量的壳聚糖或壳聚糖衍生物，用稀酸溶解，然后用一定量的水稀释到溶液pH为3～7，待用；

b)分别称取与壳聚糖或壳聚糖衍生物的物质的量之比为(1∶10)～(10∶1)的稀土化合物，及与稀土化合物的物质的量之比为(3∶1)～(1∶3)的过渡金属化合物，分别配成0.01～1.50mol/L的稀土化合物溶液和0.005～1.00mol/L的过渡金属化合物溶液；

c)将步骤b)配制的稀土化合物溶液和过渡金属化合物溶液同时缓慢滴加到步骤a)配制的溶液中，滴加速度控制在60～80滴/分钟；

d)在15～40℃，搅拌反应2～8小时；