[发明专利]改性纳米氧化铝及其制备方法、抗菌瓷砖及其制备方法

说明书

本发明涉及一种改性纳米氧化铝及其制备方法、抗菌瓷砖及其制备方法。改性纳米氧化铝的制备方法包括如下步骤：将用于制备所述改性纳米氧化铝的各原料混合，进行球磨处理；所述原料包括纳米氧化铝、改性剂和分散剂；所述改性剂选自青蒿素、青蒿素、抗菌肽、聚乙烯吡咯烷酮和羧甲基壳聚糖中的一种或多种。通过球磨在纳米氧化铝表面碰撞出活性位点，改性剂通过活性位点接枝在纳米氧化铝上，赋予改性纳米氧化铝优异的抗菌性；并且，会明显地改善纳米氧化铝的分散性能，使其不易团聚。此外，该方法工艺简单，操作简便，生产效率高，可节约时间和能耗，降低生产成本，无污染，对环境友好，适合工业化生产。

技术领域

本发明涉及无机氧化物改性技术领域，特别是涉及一种改性纳米氧化铝及其制备方法、抗菌瓷砖及其制备方法。

背景技术

瓷砖是现代人类最常用的建筑材料之一，我国每年新建住宅的面积可达20亿平方米，因此瓷砖的使用量也非常可观。普通瓷砖本身对微生物和有机污染物并没有抗菌或光催化活性，因此瓷砖表面容易残留微生物和有机污染物，它们的存在、繁殖和积累会对人的健康和环境造成生物安全隐患。瓷砖还是手术室和其他医院空间的地板和墙壁的首选材料。越来越多的科学证据表明，环境表面在医院感染的传播中发挥着关键作用。多种病原体可在环境中持续数小时至数天，污染医院房间的表面和设备，最终传播在卫生保健人员手中。因此，在瓷砖釉面表面制备抗菌层对于消除上述问题具有重要意义。

物理气相沉积(PVD)涂层可以满足在釉面表面顶部沉积杀菌涂层，只需要给它们涂上杀菌剂，就可以获得所需的机械性能和抗菌功能的组合，但是单纯的物理沉积很容易脱落，并不符合长期使用的需求。以前的一些工作已经提出了掺杂技术，如离子植入，可以实现所需的性能的组合，但这种方法所需的成本较高。如何通过简单的方式将抗菌材料引入瓷砖中，赋予其优异的抗菌性且不易脱落，持久抗菌，一直困扰着相关研究人员。

纳米颗粒具有产生活性氧(ROS)的能力，具有很高的抗菌剂潜力。最近的研究表明，这种ROS的产生受到引入各种掺杂材料的能带结构修饰的高度影响。因此，掺杂纳米颗粒在最近的文献中得到了广泛的研究。掺杂剂的类型、合成技术和实验参数已被发现会影响材料的整体电子结构，导致不同的抗菌效率。

目前纳米颗粒的合成和功能化方面取得了一些进展，使其在生物医学上的应用大大增加。这包括药物传递，生物医学成像，血液净化，作为生物传感器、病原体的生物检测、组织工程，以及各种医疗纳米设备的制造。通过对材料尺寸、形貌和化学结构的控制，纳米材料可以进行定制，以实现特殊的机械、化学、光学、电和磁性性能。

纳米氧化铝(Al₂O₃)是一种常见的工业催化剂，具有相对均匀和高表面积的介孔，与其他介孔材料相比，具有较大的热稳定性。除了其特殊的特性外，纳米氧化铝是一种很好的药物携带候选药物，在热传感器和催化剂支持方面有其他应用。纳米氧化铝的其他优点包括低毒性、低价格和各种表面改性。纯氧化铝的带隙能(约3.43eV)也适用于光动力学应用。

近年来的研究主要集中在氧化铝掺杂不同的元素，如银，如Co，以提高光催化活性，包括提高表面等离子体活性、活性氧和光敏性，对其抗菌活性关注较少。目前在应用过程中存在的问题之一就是纳米氧化铝由于比表面积大，表面能高处于热力学不稳定状态，导致容易聚集，难以抗菌。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种抗菌效果优异且不易团聚的改性纳米氧化铝，其可用于制备抗菌瓷砖。

技术方案如下：

一种改性纳米氧化铝的制备方法，包括如下步骤：

将用于制备所述改性纳米氧化铝的各原料混合，进行球磨处理；

所述原料包括纳米氧化铝、改性剂和分散剂；

所述改性剂选自青蒿素、抗菌肽、聚乙烯吡咯烷酮和羧甲基壳聚糖中的一种或多种。