[发明专利]一种环保高效纳米铜离子复合物及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种环保高效纳米铜离子复合物，是由浓度为5μmol/L～200μmol/L的铜离子溶液和浓度为40mg/L～100mg/L的石墨烯溶液组成，所述铜离子溶液和石墨烯溶液的体积比为(0.5～2):1。本发明提供的环保高效纳米铜离子复合物，所要解决的技术问题是利用铜离子本身的广谱杀菌特性，同时克服现有铜离子杀菌剂的高离子浓度带来的生物毒性，使其成为高效、快速、低毒性的杀菌剂。

技术领域

本发明属于杀菌剂制备技术领域，具体地说，涉及一种环保高效纳米铜离子复合物及其制备方法与应用。

背景技术

铜离子是自古已知、且很早被应用的无机类长效广谱抗菌材料之一。研究已表明，铜离子具有抑制各种有碍健康的细菌、病毒和水中微生物(如藻类)生长的作用，如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、空肠弯曲杆菌、梭状芽胞杆菌、结核分枝杆菌、蓝藻和绿藻等(Curr.Med.Chem.2005,12,2163-2175)，而且在其长期使用的过程中微生物对其不会产生抗药性(Appl.Environ.Microb.2010,76(12):4099-4101)。铜离子杀菌剂作为日常使用的抗菌产品，在卫生保健设施、食品工业、农业和其他需要清洗或消毒的地方有很大的应用潜力。然而，当铜的浓度超过一定范围时，具有高毒性，反过来威胁环境安全(Chem.Res.Toxicol.2015,28,1815-1822)。例如，当铜离子浓度达到14μmol/L时能致半数以上的中国鲈鱼死亡(Fish Physiology.Academic Press,2011,31:417-473)；一些鱼类幼年时期的铜离子浓度致命阈值为1μmol/L；铜离子浓度超过16μmol/L时，会对人类的不同细胞系如人类肺上皮细胞、人类心脏微血管内皮细胞、肾脏细胞和神经细胞等产生毒性(CellBiol.Toxicol.2011,27(5):333-342)。实际上，各国卫生部门和世界卫生组织等制定了一系列铜含量标准。2006年中国卫生部颁发的《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)要求铜含量低于16μmol/L，世界卫生组织(WHO)《饮水水质准则》要求铜含量低于32μmol/L，欧盟饮水指令(1998)要求铜含量低于32μmol/L、美国EPA饮用水水质国家标准(2012)要求铜含量低于20μmol/L以及日本饮用水水质基准要求铜含量低于16μmol/L。鉴于铜对水生生物的毒性，我国铜的淡水生物水质基准要求，保护95％物种时铜的长期危险浓度应低于0.15umol/L，美国环保局2007年新修订的铜的淡水水质基准中最终急性值为0.074μmol/L，最终慢性值为0.023μmol/L(EPA-822-R-07-001)。我国以及世界卫生组织颁布的铜的地表水环境质量标准中，I类水质铜的标准为0.16μmol/L，II类水质铜的标准为16μmol/L；而许多国家颁布的渔业用水标准都严于人体健康标准，渔业用水铜的标准为0.16μmol/L。另外，铜离子杀菌剂用于农产品病害防治时，超量铜离子对土壤具有破坏性(Environment International36(2010)138–151)，针对土壤污染，各国建立了相应的土壤质量标准。我国于1995年颁布了《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)要求农田等农用土壤中铜离子含量，一级标准为低于35mg/kg，二级标准为低于50mg/kg。因此，为了更广泛地应用铜离子杀菌剂，同时又要求防止在其应用过程中对环境、动植物以及人体产生危害，研制如何提高铜离子杀菌剂的效率和杀菌速度以及降低杀菌剂本身毒性副作用，成为了一个迫切任务，实现一个环保、高效、可量产、便宜的新型杀菌试剂或材料仍是当前杀菌应用方面的重大课题。

与此同时，随着当前纳米科技地蓬勃发展，纳米材料在生物和医疗科技方面的应用，纳米材料与细胞的相互作用已经吸引大家关注，包括0维富勒烯的跨膜作用，1维纳米碳管穿刺细胞作用以及2维石墨烯对细胞的切割以及对细胞膜磷脂分子的大量抽离作用等。这些研究和探索，已经激起了广泛而且还持续增加的纳米材料杀菌方面的研究关注，甚至引起一定争议。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种环保高效纳米铜离子复合物。

本发明的第二个目的是提供一种所述环保高效纳米铜离子复合物的制备方法。