[发明专利]一种正电荷纳米石墨烯抗菌材料的制备方法

说明书

本发明属于化工领域，涉及一种正电荷纳米石墨烯抗菌材料的制备方法，包括以下步骤，步骤一：有机酸置于烧杯中，在150‑300℃的温度下反应1‑10h后得到纳米石墨烯；步骤二：纳米石墨烯上的羧基官能团与胺基类有机化合物在催化剂的作用下制得正电荷纳米石墨烯抗菌材料；步骤三：正电荷纳米石墨烯抗菌材料与高分子材料聚合制备高分子复合膜或是直接与产品混合进行抗菌测试。本发明设计合成正电荷纳米石墨烯抗菌材料，抗菌能力强，安全性更好，使用方便。

技术领域

本发明属于化工领域，涉及一种正电荷纳米石墨烯抗菌材料的制备方法。

背景技术

石墨烯因其具有极高的本征机械强度、优异的导电和导热性能，被认为是一种理想的复合相用于提高复合材料的性能。目前石墨烯的制备方法主要可分为四大类：机械剥离法、化学气相沉积法(CVD)、化学剥离法和化学合成法。机械剥离法是最早使用的石墨烯制备方法，但产量相对较低，不适合大规模生产；化学气相沉积法是一种制备大面积石墨烯的常用方法，目前大多使用有机气体(如CH4、C2H4、C2H2等)、液体(如乙醇)或固态(如樟脑、蔗糖)作为前驱体提供碳源。化学剥离法是当前可以宏观制备石墨烯的有效方法；但是，由于此法得到的石墨烯表面含有大量的环氧基、羧基、羰基和羟基等基团，所以其导电性很差；此外，化学剥离法用到的许多试剂都具有毒性和强腐蚀性，成本较高，且不利于环境保护；化学合成法是使用各种芳烃类来制备石墨烯，但是，该法反应步骤多，反应时间长，脱氢效率不高，容易造成结构缺陷，金属催化剂会造成环境污染。所以，近年来如何高效、无污染的生产大量纳米石墨烯成为一个研究热点。

为了抑制细菌生长，减少细菌对人类的危害，各种新型的抗菌材料不断涌现出来，尤其在医疗卫生行业，抗菌材料的使用更为广泛。如何采用简便的方法，制备出具有高抗菌效率的抗菌剂和抗菌材料一直被国内外从事抗菌剂研究的团队所关注。抗菌材料是指自身具有杀灭或抑制微生物功能的一类新型功能材料。在自然界中有许多物质本身就具有良好的杀菌或抑制微生物生长的功能，如一些无机金属材料及其化合物、部分带有特定基团的有机化合物、部分矿物质和天然物质等。但目前来说，抗菌材料更多的是指通过添加一定量的抗菌剂，使材料在使用过程中可以抑制对人体或环境有害的微生物的生长和繁殖。

发明内容

本发明旨在提供一种正电荷纳米石墨烯抗菌材料的制备方法，其设计合成正电荷纳米石墨烯抗菌材料，抗菌能力强，安全性更好，使用方便。

按照本发明的技术方案，所述正电荷纳米石墨烯抗菌材料的制备方法，包括以下步骤，

步骤一：有机酸置于烧杯中，在150-300℃的温度下反应1-10h后得到纳米石墨烯；

步骤二：纳米石墨烯上的羧基官能团与胺基类有机化合物在催化剂的作用下制得正电荷纳米石墨烯抗菌材料；

步骤三：正电荷纳米石墨烯抗菌材料与高分子材料聚合制备高分子复合膜或是直接与产品混合进行抗菌测试。

进一步的，所述步骤一种的有机酸为含有羧基官能团的羧酸衍生物。

进一步的，所述步骤一种的有机酸为酒石酸、柠檬酸、草酸、马来酸和硬脂酸中的一种。

进一步的，所述步骤二的胺基类有机化合物为季鏻盐、季铵盐、吡啶季铵盐、双季铵盐、季铵盐化的羧甲基壳聚糖及其衍生物。

进一步的，所述胺基类有机化合物M为N或P；R1、R2、R3和R4为烃基、吡啶基、季铵盐或羧甲基壳聚糖及其衍生物，R1、R2、R3和R4中任意三个为吡啶基时，R4为任意基团；R1、R2、R3和R4的碳链的长度介于8-16之间；X^n-为F^-、Cl^-、Br^-和SO₄^2-中一种。

进一步的，所述纳米石墨烯与胺基类有机化合物的摩尔比为1:0.01-1:1。