[发明专利]一种Cu/C复合纳米片层材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种Cu/C复合纳米片层材料及其制备方法与应用，属于纳米复合材料领域。该制备方法主要包括两部分：葡萄糖酸铜的水热处理和气氛炉煅烧，首先将葡萄糖酸铜溶于水中，搅拌均匀，获得淡蓝色溶液，然后将该溶液置入高压反应釜中，水热反应一段时间后，自然冷却至室温获得反应物，将该反应物离心、取沉淀洗涤、干燥，获得初成品，将初成品充分研磨后在气氛炉中煅烧，自然冷却至室温获得Cu/C复合纳米片层材料。本发明的制备方法具有原材料来源丰富、简单、成本低廉等优势，且得到的最终产物对大肠杆菌具有很高的抑菌能力，在抗菌领域具有重要的应用前景。

技术领域

本发明属于纳米复合材技术用领域，具体涉及一种Cu/C复合纳米片层材料及其制备方法与应用。

背景技术

由微生物感染所引起的传染性疾病，已成为全球公共卫生治理所面临的主要挑战。随着人类生存环境的改善和社会的进步，人们越来越关心自身的健康状况以及环境问题，减少和有效防止环境中微生物对人类生活的伤害和侵扰、削减以此产生的细菌感染，也逐渐成为人类的共识。金黄色葡萄球菌和大肠杆菌是我们最常见的传染性细菌的主要代表。在日常生活中，细菌感染可能导致一些严重的疾病，例如，溶血贫血，肺炎，假膜性结肠炎，心包炎，败血症肾脏有急性肾功能衰竭等。通过抗生素来抑制细菌的繁殖和生长是常用的抗菌手段，抗生素能干扰细菌细胞发育，被提取出后广泛应用于抑制和消灭细菌。然而，据了解有超过70%左右的细菌，会对一种或多种抗生素逐渐产生耐药性。随着抗生素的广泛应用，具有耐药性的病原菌或病原体，正在威胁着人类的健康安全和生态环境。因此，不易产生耐药性的无机抗菌材料，受到了越来越多的关注。与抗生素相比，Ag、Cu、Zn及其化合物等纳米材料具有广谱抗菌、无毒、抗菌时效长、低耐药性、高效抗菌性等特点。目前纳米抗菌材料已广泛应用于包装、医疗、环保、建筑等诸多领域。但是，保持长期稳定性和对于这些纳米颗粒的分散性仍然是一个麻烦的问题。近期科研人员发现，基于生物碳模板的Ag、Cu、Zn等及其化合物纳米材料，显示出了优异的稳定性和抗菌活性。与Ag、Zn的纳米材料相比，Cu的纳米材料具有高敏感、成本低廉易得、快速易制备、原材料来源丰富等特性，已成为高效抗菌的理想选择。

发明内容

本发明针对抗菌时效性和长期稳定性的问题，提供了一种Cu/C复合纳米片层材料的制备方法，该制备方法简单，成本低，生物相容性好，片层结构使材料具有优异的杀菌效果。

本发明为实现上述目的，提供如下技术方案：

所述Cu/C复合纳米片层材料采用葡萄糖酸铜为原料，先水热碳化，再在气氛炉中煅烧，包括如下步骤：

（1）葡萄糖酸铜溶解：将葡萄糖酸铜溶于超纯水中，磁力搅拌直至溶解，得到葡萄糖酸铜水溶液；

（2）水热合成：将上述葡萄糖酸铜水溶液转移至高压反应釜中，在烘箱中恒温处理，得到纳米材料；

（3）离心洗涤干燥：将上述纳米材料离心，取沉淀并用超纯水、无水乙醇交替冲洗多次，随后在真空干燥箱中烘干；

（4）气氛炉煅烧：将步骤（3）所得的纳米材料在氮气气氛炉中，恒温处理，即得Cu/C复合纳米片层材料。

步骤（1）所述葡萄糖酸铜与水的用量比为5～10 g: 40～50 ml，磁力搅拌的时间为20～30 min。

步骤（2）所述恒温处理的温度为100～200℃，保温时间为20～30 h。

在步骤（3）所述真空干燥箱的温度为60～100 ℃，干燥时间为10～20 h。

在步骤（4）所述氮气气氛炉的温度为500～700℃，恒温时间为2～5 h。

本文采用一种简单的方法来合成了具有良好生物相容性的Cu/C复合纳米片层材料，该纳米薄片可以轻易刺破细菌的细胞壁，从而使铜离子顺利的释放到细菌内部起到系列功效，所以该材料表现出对细菌的高敏感性、可快速抑菌。