[发明专利]一种缓释型碳基抗菌抗病毒复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于抗病毒材料领域，涉及一种缓释型碳基抗菌抗病毒复合材料及其制备方法和应用。所述缓释型碳基抗菌抗病毒复合材料含有组分A和组分B，所述组分A为负载纳米零价铁和纳米银的活性炭，所述组分B为负载石墨烯的活性炭。本发明提供的缓释型碳基抗菌抗病毒复合材料能够减缓纳米银的释放速率，完美地解决银离子释放速率快的问题，实现安全、持久、有效抗菌抗病毒效果，并且可通过一定结构和产品形式应用于如自来水厂出水端、小区自来水管网入口端、畜禽养殖场用水、畜禽养殖场空气净化系统以及家庭饮水和用水等的抗菌抗病毒防护，保证用水和饮水微生物安全。

技术领域

本发明属于抗病毒材料领域，具体涉及一种缓释型碳基抗菌抗病毒复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

病毒性传染病在世界范围内的广泛传播已成为全球最严重的公共卫生和社会问题之一，例如，SARS冠状病毒、禽流感病毒、甲型H1N1流感病毒与新型冠状病毒等。病毒除了通过空气传播和接触式传播，也可能通过沐浴器或管道传播。因此，如何从生产生活中防范病毒的入侵至关重要，特别是从人类接触的介质(例如水和空气)中杀灭病毒，从而保证人类的健康安全。抗病毒材料的研发和应用是重要的抑制和消灭病毒途径之一。随着新型病毒的流行，传统的抗病毒材料已不能满足需求，开发新型高效的抗病毒材料至关重要。

金属和碳基纳米材料凭借其结构性能高度可调与抗菌性能优异等特性已被广泛应用到抗菌抗病毒领域，其中尤以纳米银和石墨烯基抗菌抗病毒材料受到广泛关注。纳米银作为纳米抗菌抗病毒材料已被广泛研究与应用。纳米银的低毒性及非选择性抑制多种病毒的特点，对多种病毒的感染预防和治疗具有重要的意义。纳米银表面未成对的电子以及纳米尺寸效应，使其吸附病毒的能力大大提高，与病毒之间的化学反应能力也增强。纳米银可通过机械吸附、抑制病毒与细胞受体结合、与病毒核酸结合以及释放Ag⁺迫害病毒结构等方式实现有效抗病毒的目标。然而，纳米银抗菌抗病毒材料存在纳米银易流失的问题。除了纳米银抗菌抗病毒材料之外，碳基纳米材料，特别是石墨烯或氧化石墨烯等材料是近年来备受关注的抗病毒材料。石墨烯及其衍生物是一类重要的新兴二维多功能纳米材料，其具备优异的广谱抗菌抗病毒能力、不会诱导细菌产生耐药性、制备工艺简单、生物相容性好等优点。石墨烯通过尖锐的物理边缘、膜表面成分提取、物理捕获、氧化应激作用以及电荷传递等方式直接或间接地有效杀灭病毒。但石墨烯材料的成本相对较高，且存在相似的纳米环境应用问题，因此，有必要通过复合的方式充分发挥石墨烯的抗病毒能力，同时降低环境风险与应用成本。

目前已有公开一些基于纳米银和石墨烯的抗菌抗病毒材料。例如，CN111328831A公开了一种纳米钻石负载纳米银的复合抗菌抗病毒材料，可稳定持久地在盐水溶液中保持悬浮状态，并具有优异的抗菌抗病毒能力。然而，该复合抗菌抗病毒材料中使用的均为纳米材料，一则颗粒之间的分散性无法保证，从而影响其抗菌抗病毒性能；二则将其用于布料存在纳米颗粒易流失的问题。CN111418607A公开了一种稳定性和时效性更高的复合纳米银抗病毒剂，由酯基季铵盐阳离子表面活性剂、十二烷基三甲基氯化铵、纳米银溶胶、聚乙二醇和水组成。将该复合纳米银抗病毒剂用于无纺布上，能够提高无纺布的抗病毒性能。然而，以上两种纳米银抗菌抗病毒材料均存在纳米银易流失的问题，并且由于这两种纳米银抗菌抗病毒材料均为液相纳米材料，直接投入水体中进行抗菌抗病毒会使其分散于水体中造成水体污染，需要先负载于载体上之后再使用，步骤较为繁琐。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的纳米银抗菌抗病毒材料存在纳米银易流失、释放速率快的缺陷，而提供一种能够减缓纳米银流失和释放速率、持久有效的缓释型碳基抗菌抗病毒复合材料及其制备方法和应用。

具体地，本发明提供了一种缓释型碳基抗菌抗病毒复合材料，其中，所述缓释型碳基抗菌抗病毒复合材料含有组分A和组分B，所述组分A为负载纳米零价铁和纳米银的活性炭，所述组分B为负载石墨烯的活性炭。

在一种优选实施方式中，所述组分A和组分B的质量比为(0.5～10):1，此时这两种组分能够实现完美的匹配，起到更好的协同缓释抗菌抗病毒作用。