[发明专利]磁性核壳结构负载纳米ZnO及Ag

说明书

本发明属于纳米复合材料制备技术领域，涉及一种磁性核壳结构负载纳米ZnO及Ag₃PO₄复合材料（Fe₃O₄@SiO₂@ZnO‑Ag₃PO₄）的制备方法及其抗菌应用。本发明首先将Fe₃O₄粒子分散到由乙醇、氨水和去离子水混合而成的溶液中成为悬浊液，再将由乙醇和正硅酸乙酯配制的混合溶液滴加到悬浊液中制得Fe₃O₄@SiO₂微球，然后将微球分散在由ZnAc₂•2H₂O和乙醇配制的溶液中，逐滴滴加氢氧化钠的乙醇溶液，调整pH值为6～10，滴加KH₂PO₄溶液，加热到40～150℃水热1h～8h;再加入AgNO₃溶液，加热至40～150℃水热1h～10h，用乙醇和去离子水分别冲洗干净，得到Fe₃O₄@SiO₂@ZnO‑Ag₃PO₄。本发明所制得的Fe₃O₄@SiO₂@ZnO‑Ag₃PO₄在六次抗菌循环运行中表现出良好的稳定性，且可磁分离回收，ZnO和Ag₃PO₄增强的光催化抗菌性能与可回收的磁性使复合材料在抗菌方面具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于纳米复合材料制备技术领域，涉及无机复合材料，尤其涉及一种磁性核壳结构负载纳米ZnO及Ag₃PO₄复合材料（Fe₃O₄@SiO₂@ZnO-Ag₃PO₄）的制备方法及其抗菌应用。

背景技术

随着时代的发展和科学技术的进步，与人们生活密切相关的纺织、卫生、食品、医疗保健等领域对抗菌、抑菌功能有了新的更高的要求。由于滥用抗生素等各种原因，大量细菌产生了抗药性，进而产生了超级细菌，交叉污染和耐药细菌的发生率越来越高，日益严重的污染导致的环境问题以及微生物对人类健康的危害越来越严峻。为了遏制环境污染，避免其对人类产生更多的危害，人们采取了各种措施来解决细菌污染问题；运用抗菌材料是防止污染物中微生物产生和生长的最简便有效的措施。针对当前现状，高效、绿色健康的无机抗菌材料的研发已成为科研工作者关注和亟待解决的重大问题之一，构建新型环保的无机纳米材料，有效增强抗菌活性是目前急需解决的问题。

目前，新型抗菌剂的研究引起了人们的广泛关注，具有广阔的应用前景。研究的重点在于如何实现抗菌剂的高效性、安全性、持久性和稳定性。改性金属氧化物纳米颗粒、修饰金属纳米颗粒等纳米材料被广泛应用于抗菌领域。ZnO纳米粒子具有光敏性高、成本低、形貌可控、化学稳定性好等优点，在众多半导体中被认为是光催化应用中最为突出的纳米粒子之一，这些特性也使其成为抗菌应用的良好选择。初步研究表明，具有抗菌能力的氧化锌纳米颗粒形成的原因可能主要与光催化产物有关，根据辐照半导体光催化系统，可以产生积极的漏洞和活性氧(ROS包括超氧化物阴离子(·O₂)和羟自由基(OH·)等)。但ZnO宽带间隙为3.37 eV，限制了其光催化活性和在阳光照射下的抗菌活性。因此，近年来的研究主要集中在如何提高ZnO的光催化性能，如异质结构的形成、贵金属的协同作用等。Ag₃PO₄是一种很有前途的掺杂候选材料，与ZnO偶联可形成ZnO/ Ag₃PO₄异质结构。另一方面，为了解决纳米材料实际应用成本高昂的问题，采用Fe₃O₄@SiO₂作为支撑材料进行分离和回收可以避免环境污染和资源浪费。

发明内容