[发明专利]一种氧化石墨烯/银纳米复合杂化抗菌材料的制备方法、材料、应用及产品

说明书

本发明一种氧化石墨烯/银纳米复合杂化抗菌材料的制备方法。首先，利用端氨基超支化聚合物调控制备纳米银，得到包裹有大量氨基的纳米银分散液。然后，利用环氧氯丙烷作为中间体，先对氧化石墨烯进行修饰，使其具有反应活性，接着与氨基化的纳米银反应，将纳米银接枝到氧化石墨烯上，使得纳米银在氧化石墨烯片层上均匀稳定的固着，得到氧化石墨烯/纳米银复合杂化材料。最后，基于纳米自组装的原理实现氧化石墨烯/纳米银复合杂化抗菌材料对纺织品的功能整理。本发明加工工艺简便，得到的功能纺织品具有优异的抗菌抗病毒效果。

技术领域

本发明属于抗菌材料技术领域，具体涉及一种氧化石墨烯/银纳米复合杂化抗菌材料的制备方法、材料、应用及产品。

背景技术

石墨烯是一种由碳原子以SP2杂化轨道组成的呈六角形蜂巢晶格的二维碳纳米材料，具有良好的力学、电学、热学、光学性能，自发现以来，一直是材料科学研究的热点。氧化石墨烯是石墨烯的重要衍生物，其表面具有很多含氧基团，包括羟基，羧基以及一些环氧基，赋予了氧化石墨烯片层很强的亲水性，同时众多的含氧基团及其负电性特征，可以使氧化石墨烯在水性和各种极性有机溶剂中形成良好分散性的胶体悬浮液。并且这些含氧基团具有较高的活性，可以进一步修饰，从而赋予了氧化石墨烯更多的性能，表现出良好的工业应用前景。石墨烯及其衍生物作为新兴二维多功能纳米材料，以其良好的抗菌性能、不会诱导细菌产生耐药性、制备工艺简单、较好的生物相容性等优点，相对于传统抗菌材料，在生物医学、家居纺织、建筑工程等领域均表现出良好的应用潜力。石墨烯材料的抗菌能力主要基于以下几种机制的混合协同作用：物理切割、膜表面成分提取、物理捕获、氧化应激作用(ROS)等。

银纳米粒子由于巨大的比表面积和高反应活性，表现出显著的广谱抗菌抗病毒性能。但较高的表面能又使其在分散过程中极不稳定，容易发生团聚，影响其抗菌抗病毒功能。具有二维片层结构的石墨烯则成为固载银纳米粒子的最佳基底材料之一，能够使银纳米粒子获得很好的分散性和稳定性，同时，固载的银纳米颗粒可以有效抑制石墨烯片层之间的堆叠，得到分散性能优异的复合杂化抗菌材料。因此，以氧化石墨烯为基底负载银纳米颗粒，两者共同作用，依据其不同的抗菌杀菌机理相互协调作用，可获得抗菌抗病毒性能更优，具有更好的广谱性和更低细菌耐药性的复合抗菌抗病毒材料。

发明内容

本发明的氧化石墨烯/银纳米复合杂化抗菌材料的制备方法、材料、应用及产品，具有优异抗菌性能的零维和二维纳米杂化复合材料的制备方法及其应用，具体涉及以氧化石墨烯片为基底，均匀复合掺杂银纳米颗粒，形成稳定复合杂化纳米材料，并将其应用于纺织品的抗菌抗病毒功能整理。

本发明的氧化石墨烯/银纳米复合杂化抗菌材料的制备方法，包括如下步骤：

氧化石墨烯水溶液的准备：以强碱溶液(强碱溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液等)调节氧化石墨烯水溶液的pH至碱性；

环氧氯丙烷改性氧化石墨烯溶液的准备：碱性氧化石墨烯水溶液中加入环氧氯丙烷，50～70℃下搅拌反应2～5h，冷却后用去离子水离心洗涤3～5次得到环氧氯丙烷改性氧化石墨烯，环氧氯丙烷改性氧化石墨烯以浓度为0.3～3g/L分散于碳酸盐缓冲溶液中；

端氨基超支化聚合物纳米银溶液的准备：端氨基超支化聚合物溶液与硝酸银溶液混合，并加热至沸腾反应3～5分钟；

抗菌材料的制备：将端氨基超支化聚合物纳米银溶液加入到环氧氯丙烷改性氧化石墨烯溶液中，在50～70℃下搅拌反应2～5h。

本发明的氧化石墨烯/银纳米复合杂化抗菌材料的制备方法的一种改进，氧化石墨烯水溶液的准备工序中，氧化石墨烯溶液的浓度为0.3～3g/L。

本发明的氧化石墨烯/银纳米复合杂化抗菌材料的制备方法的一种改进，氧化石墨烯水溶液的准备工序中，用强碱溶液调节溶液的pH值为8.5～13。