[发明专利]一种CaO/ZnO复合纳米材料的制备方法和抗菌应用

说明书

本发明属于纳米材料制备技术领域，涉及一种具有抑菌活性的CaO‑ZnO复合纳米材料的制备方法及其应用，该抗菌粉体中含85wt%的氧化钙和15wt%的ZnO纳米抗菌活性组分。ZnO牢固吸附在CaO载体表面，其粒径在100纳米。所述的复合纳米材料的制备方法为将牡蛎壳浸泡在Zn(NO₃)₂·6H₂O的溶液中，过滤烘干，高温煅烧制得CaO‑ZnO复合纳米材料。本发明原料来源广、成本低、制备过程简易、材料抗菌活性好。可以作为抗菌剂添加在塑料制品、漆类、卫生用品、涂料中。

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术领域，涉及一种具有抑菌活性的CaO-ZnO复合纳米材料的制备方法及其应用。

背景技术

海洋贝壳养殖在我国已经发展到30多种， 因其发展十分迅速，来不及进行有效处理，造成大量贝壳堆积在一起形成严重的环境污染。据统计，仅福建沿海地区一年的海蛎壳产量就在200万吨以上。贝壳是一种典型的复合材料，其主要成分是碳酸钙（约占95%左右）和有机质。因其成分和结构的特殊性，在作为添加剂、催化剂、吸附剂和水处理试剂等方面具有重要的研究价值。

另一方面，由于病原微生物无处不在，对抗菌剂的需求也日益旺盛，而无机抗菌剂由于具有安全、无毒、环保和广谱杀菌性等有点，成为抗菌领域研究的重要部分。氧化钙是一种碱性化合物，具有一定的抗菌功能。利用贝壳粉经过高温煅烧后出现较大的孔隙，对无机化合物和细菌具有较强的吸附能力，利用它作为生物模版，负载具有抗菌效果的金属离子来制备抑菌和杀菌剂，扩大了贝壳的利用范围。部分单纯氧化物均获得较多研究，研究表明皆有较强的抗菌性，但是对复合氧化物的抗菌性能却少有人研究，由于不同氧化物对不同细菌有不同的抗菌能力，因此复合氧化物理论上可以提高抗菌性能，此外研究表明贝壳粉煅烧物也具有抗菌作用。理论上贝壳粉负载型抗菌剂在贝壳粉、抗菌氧化物二者协同作用下，可使抗菌广谱性得到提高，这样制备得到的抗菌剂，具有更好的抗菌防污性能。实现更高效更长久的抗菌和防生物附着的性能，具有良好的生物相容性、环境协调性和使用安全性。这将会有效解决大量贝壳丢弃而造成的环境污染问题。

发明内容

本发明的目的在于提供以牡蛎壳粉为模板，用生物模板法合成一种具有抑菌活性的CaO-ZnO复合纳米材料的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

所述一种CaO/ZnO复合纳米材料的制备方法，包含以下步骤:

（1）牡蛎壳预处理：收集废弃牡蛎壳，反复洗涤牡蛎壳，再用水浸泡牡蛎壳3小时，自然晾干。将晾干的牡蛎壳用粉碎机打碎，过筛。所得粉末储存备用。

（2）锌离子的吸附：将一定量步骤（1）中处理的牡蛎壳粉浸在装有Zn（NO₃）₂溶液的容器中，室温搅拌1～12 h；静置两个小时。

（3）CaO-ZnO复合材料：步骤（2）中锌离子吸附完成以后，将溶液离心，将离心出的固体用去离子水多次洗涤，烘箱中60 ℃烘干；将其放入马弗炉中煅烧1～6 h，得到CaO-ZnO纳米复合材料，负载量为10wt% ～ 17wt%（锌离子的负载量）保存备用。

上述步骤（1）中所述的牡蛎壳需要过100目筛子。

上述步骤（2）中所述的牡蛎壳粉的用量为3 g，所述的硝酸锌溶液的浓度为0.5mol/ L，体积为20 mL，搅拌时间优选为6小时。

上述步骤（3）中所述的煅烧温度为900 ℃~1000 ℃，煅烧时间为3~6h；锌离子的负载量优选为15wt%。

本发明CaO-ZnO复合纳米材料应用于抗菌。

所述的细菌种类包括大肠杆菌和金黄葡萄球菌。

本发明具有以下优势：