[发明专利]一种ZnO/C纳米复合材料的合成及其在光催化抗菌中的应用

说明书

本发明公开了一种ZnO/C纳米复合材料的合成方法及其在光催化抗菌中的应用。其是采用简单易操作的一步法，以海藻酸钠为原料，通过加入锌盐溶液生成沉淀后，经烘干，惰性气体氛围下煅烧，得到所述ZnO/C纳米复合材料。本发明制备方法简单、高效，所得纳米复合材料中的Zn/C比例可以调控，且其具有优良的可见光催化活性，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有很强的杀死效力，在环境污染物治理领域有着潜在的应用前景。

技术领域

本发明属于材料科学与环境技术领域，具体涉及一种ZnO/C纳米复合材料的合成方法和应用。

背景技术

金黄色葡萄球菌和大肠杆菌是日常生活中最常见的感染细菌的主要代表，它们可以引起一些严重的疾病，包括溶血性贫血、肺炎、假膜性结肠炎、心包炎、败血症、肾脏急性肾衰竭等。抗生素被广泛用于抑制和杀死微生物。然而，抗生素耐药细菌或病原体可能对人类健康和生态系统造成潜在威胁。因此，寻找有效和环保的抗菌剂是非常重要的。光催化是一种具有高活性的清洁技术。光催化的化学反应过程中可产生自由基，该物种可以有效地杀死不同介质中的有害微生物，而不会危害环境。

在光催化材料中，ZnO无机抗菌材料因其抗菌活性高、抗菌谱广、渗透性强等优点，已成为目前研究最广泛的无机纳米抗菌材料。同时，ZnO的光电特性使它成为最重要的半导体之一，在光催化降解和抑菌领域有着潜在的应用前景。由于在ZnO的应用中存在可见光利用率低和光催化量子效率低等问题，因此常通过掺杂其它元素来改变其带隙，如C、N 和Au等，进而提升它在可见光波段的利用率。

基于此，本发明公开了一种简单快速制备ZnO/C纳米复合材料的方法。由于碳的存在，不仅可以降低ZnO的带隙，而且能够防止Zn²⁺离子泄露进入水体中带来的污染，且所制备出的ZnO/C纳米复合材料在可见光照射下具有良好的光催化抗菌性能，适用于水体中有害菌的杀灭，是一种安全性高、性能好的杀菌材料。

发明内容

为克服现有ZnO纳米粒子抗菌性能的缺陷和不足，本发明提供了一种ZnO/C纳米复合材料的合成方法及其在光催化抗菌中的应用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种ZnO/C纳米复合材料的合成方法，其是将一定量的海藻酸钠粉末溶于水中，加入一定量的锌盐溶液强烈搅拌生成沉淀后，将所得沉淀烘干，置于惰性气体氛围中，以2 ℃/min的速率加热至一定温度进行煅烧，再自然冷却到室温后，将样品取出，用研钵研磨成粉，得到所述ZnO/C纳米复合材料。

所述锌盐溶液的浓度为100 mM，其中，所用锌盐为乙酸锌、硝酸锌、氯化锌中的任意一种。

所用海藻酸钠粉末与锌盐的摩尔比为10:1。

所述惰性气体为氮气。

所述煅烧的温度为400-700 ℃，时间为3-8 h。

所得ZnO/C纳米复合材料可用于可见光光催化抗菌。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供了一种一步合成ZnO/C纳米复合材料的方法，其操作简单，成本低廉，可实现批量化生产，所得纳米复合材料具有很好的光催化抗菌性能，能在短时间内有效杀死大肠杆菌和金黄色葡萄球菌，杀菌效率可达98.5%。

附图说明

图1为实施例5所制备ZnO/C纳米复合材料的SEM图像；

图2为实施例5所制备ZnO/C纳米复合材料的XRD图像；

图3为实施例5所制备ZnO/C纳米复合材料的带隙图像。

图4为实施例5所制备ZnO/C纳米复合材料的抗菌效率柱状图。

具体实施方式