[发明专利]聚合物-金属氧化物复合材料及其制备方法和用途

说明书

本公开涉及聚合物‑金属氧化物复合材料及其制备方法和用途，具体地，本公开涉及一种聚合物‑金属氧化物复合材料，其包含金属氧化物核心和聚合物外层，其中所述金属氧化物通过其表面的修饰基团和所述聚合物连接。本公开的复合材料可实现对神经性毒剂的高效、大量、快速、广谱的洗消。

技术领域

本公开涉及防化领域，具体地，本公开涉及神经性毒剂的洗消。更具体地，本公开涉及一种聚合物-金属氧化物复合材料、其制备方法及在洗消神经性毒剂中的用途。

背景技术

1.神经性毒剂简介

神经性毒剂(nerve agent)是指破坏神经系统正常传导功能的有毒性化学物质，以有机磷毒剂为代表。最具代表性的四个神经性毒剂是塔崩(tabun)、沙林(sarin)、梭曼(soman)和维埃克斯(VX)。动物及人体主要通过呼吸道、皮肤、眼和消化道中毒，人员中毒后体内乙酰胆碱酯酶被不可逆的抑制，使其丧失了水解神经递质乙酰胆碱的功能，在极短时间内造成乙酰胆碱蓄积，从而随即引发一系列神经性毒剂中毒的症状，最终造成人员死亡。神经性毒剂中毒主要临床表现包括瞳孔缩小、流涎、恶心、呕吐、肌颤、痉挛和神经麻痹、大小便失禁等全身症状，剂量高时极短时间内造成人员死亡。神经性毒剂的致伤途径包括皮肤、眼、呼吸道、消化道等染毒，其中皮肤表面积最大，最易沾染毒剂造成中毒甚至死亡；同时，例如VX等毒剂在环境中缓慢的降解，其使用后施毒区域沾染能维持长达48小时。综上原因，为快速从人体、环境中除去神经性毒剂，保证平民或作战人员生命安全，针对神经性毒剂洗消材料的研究尤其重要。

2.神经性毒剂洗消的分类

针对神经性毒剂洗消的现有的方法主要有:天然洗消、物理洗消、化学洗消和生物洗消。天然洗消通过通风、日晒、雨水冲刷，自行蒸发分解等方法进行洗消，洗消速度极慢；物理洗消主要通过活性炭等吸附材料、溶剂、高温、冲洗设备等进行，可快速洗消，但洗消不彻底，易造成泄露和二次污染；化学洗消，主要包括有效氯化合物、碱-醇-胺消毒体系、氧化剂等材料，通过化学反应可彻底消除毒剂，但是有一定刺激性和腐蚀性；生物洗消，主要通过生物洗消酶催化水解神经性毒剂，缺点是洗消酶对温度、pH、有机溶剂等各类环境敏感，长期储存困难，且反应体系对酶促反应影响较大。

金属氧化物颗粒具有良好的化学洗消作用。其洗消原理是：其表面有酸/碱性位点，能够吸附神经性毒剂，其半导体性质可使其下价带电子迁移到导带，留下超强氧化性的空穴，可有效广谱分解各类毒剂。其颗粒表面具有一定的催化反应活性，能够催化断裂毒剂分子，破坏其化学结构，将其降解为无毒或低毒性成分；洗消剂作为催化剂催化毒剂的裂解而自身不发生化学反应，不产生消耗，并可以持续的洗消毒剂；颗粒自身化学性质较为温和，刺激性较低；并且适应范围广，能够有效广谱的分解神经性毒剂、糜烂性毒剂等多种毒剂。虽然金属氧化物颗粒有着广谱洗消、温和、持久等优点，但也存在洗消率低等问题，严重影响了该材料在洗消领域的应用。

发明内容

在本发明中，除非另有说明，否则本文中使用的科学和技术名词具有本领域技术人员所通常理解的含义。并且，本文中所涉及的实验室操作步骤均为相应领域内广泛使用的常规步骤。同时，为了更好地理解本发明，下面提供相关术语的定义和解释。

如本文中使用的，术语“ZnO NP”，为氧化锌纳米颗粒。

如本文中使用的，术语“水凝胶”是指用来修饰金属氧化物纳米颗粒的水溶性聚合物材料，如聚甲基丙烯酸-2(N,N-二甲基)乙酯、聚丙烯酸、F127、吐温、曲拉通X100或PLGA。