阅读说明：本技术 一种Co掺杂ZnO量子点/凹凸棒石纳米复合抗菌剂及其制备方法 () 是由 刘俊莉 张凯涛 高朝阳 刘辉 李军奇 于 2019-09-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种Co掺杂ZnO量子点/凹凸棒石纳米复合抗菌剂及其制备方法,以APT为载体,四水合乙酸钴为掺杂剂,新型光电功能材料ZnO量子点为主要抗菌组分,利用ZnO量子点本身的尺寸限制和量子限域效应,结合其与Co<Sup>2+</Sup>之间的耦合,有效抑制ZnO表面光生电子和空穴的复合；将Co掺杂ZnO量子点负载到凹凸棒石表面,利用APT巨大的比表面积和高吸收率,将细菌吸附至其表面,然后协同负载在凹凸棒石表面及孔道间的钴(Co)掺杂氧化锌量子点(ZnO QDs)发挥高效抗菌作用,制备方法具有安全环保、耐药性强等优点,制备的纳米复合抗菌剂对大肠杆菌的抑菌率可达85.71％。()

一种Co掺杂ZnO量子点/凹凸棒石纳米复合抗菌剂及其制备 方法

技术领域

本发明涉及一种高效抗菌剂，具体涉及一种Co掺杂ZnO量子点/凹凸棒石纳米复合抗菌剂及其制备方法。

背景技术

近年来，由于人们对工业高度发达的负面影响预料不够，预防不利，导致了全球性的三大危机：资源短缺、环境污染、生态破坏。与此同时，抗菌药物的使用不当导致各种致病细菌、真菌和病毒的出现，更有耐药菌的增加和超级耐药细菌的产生。各种抗菌剂的研发已经成为目前的研究热点，其中无机抗菌材料因价格低廉、安全性能高、无毒，能够高效持续杀菌而受到越来越多的关注。

ZnO抗菌剂因具有无毒、安全可靠、且热稳定性和化学稳定性高等优点，迅速成为目前新型抗菌剂的研究热点。相关研究表明：纳米ZnO尺寸越小，抗菌性能越好，但是小尺寸的纳米ZnO本身比表面积大、易团聚，且其带隙较宽、生物相容性较差、电子-空穴易复合，不利于其发挥高效抗菌性能。

凹凸棒石(APT)作为一种天然的多孔材料载体，是一种水合镁铝硅酸盐矿物，具有独特的层链状晶体结构，且晶体呈十分细小的棒状和纤维状，具有大的比表面积和高离子交换能力等优点，使其在改善环境方面有广泛应用。由于天然凹凸棒石硅氧四面体片中的硅可被少量的Al³⁺和Fe³⁺所替代，而八面体片中的镁也可被少量的 Fe²⁺所置换，各种离子替代的结果使得凹凸棒石带有少量的负电荷，负电荷会吸引电子空穴对，促进电子空穴对的转移。将其作为抗菌剂载体具有高效的抗菌作用。

发明内容

本发明目的在于提出一种的Co掺杂ZnO量子点/凹凸棒石纳米复合抗菌剂及其制备方法，本发明具有操作简单，制备过程条件温和，制备的纳米复合抗菌剂生物相容性好、安全环保、抗菌效果优异等优点。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种Co掺杂ZnO量子点/凹凸棒石纳米复合抗菌剂的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：按锌和钴摩尔比为1：0.007分别称取二水合乙酸锌和四水合乙酸钴分散于无水乙醇中，搅拌均匀后，按凹凸棒石与二水合乙酸锌质量比为(0.4-0.6):1加入凹凸棒石，70-90℃水浴加热反应1-2.5h，即得锌、钴、凹凸棒石混合前驱体溶液；

步骤二：将氢氧化钾加入乙醇溶液中磁力搅拌均匀得碱溶液，按二水合乙酸锌和氢氧化钾中Zn²⁺:OH^-的摩尔比为1:1.4，将所得碱溶液滴加到步骤一制备的锌、钴、凹凸棒石混合前驱体溶液中，混合均匀后，磁力搅拌充分分散，95℃水浴加热反应 5h结束；然后逐渐加入去离子水直到溶液变成乳白色，静置、清洗、离心，即得Co 掺杂ZnO量子点/凹凸棒石纳米复合抗菌剂。

进一步，所述步骤二中磁力搅拌时间为30min。

进一步，所述步骤二中离心处理，离心速率为7000rpm/min。

进一步，所述步骤二中溶液加入去离子水直到溶液变成乳白色后室温下再磁力搅拌20min。

本发明具有以下有益效果：

本发明制备的Co掺杂ZnO量子点/凹凸棒石纳米复合抗菌剂，以APT为载体，四水合乙酸钴为掺杂剂，新型光电功能材料ZnO量子点为主要抗菌组分，利用ZnO 量子点本身的尺寸限制和量子限域效应，结合其与Co²⁺之间的耦合，有效抑制ZnO 表面光生电子和空穴的复合；将Co掺杂ZnO量子点负载到凹凸棒石表面，利用APT 巨大的比表面积和高吸收率，将细菌吸附至其表面，然后协同负载在凹凸棒石表面及孔道间的钴(Co)掺杂氧化锌量子点(ZnOQDs)发挥高效抗菌作用，将细菌杀死，最终制备一种生物相容性好、抗菌活性高的新型纳米复合抗菌剂。

将具有高抗菌活性组分的钴(Co)掺杂氧化锌量子点(ZnO QDs)嵌入到APT 孔道间，一方面有效解决了钴(Co)掺杂氧化锌量子点易团聚的缺陷；另一方面， APT晶格中的Si⁴⁺离子容易和其它的低价阳离子发生同晶置换，进而吸附细菌，提高其抗菌性能，制备方法具有安全环保、耐药性强等优点，制备的Co掺杂ZnO量子点/凹凸棒石纳米复合抗菌剂对大肠杆菌的抑菌率可达85.71％。

附图说明

图1为本发明所制备的Co掺杂ZnO量子点/凹凸棒石纳米复合抗菌剂的TEM照片；

图2(a)为大肠杆菌空白样图；

图2(b)为本发明所制备的Co掺杂ZnO量子点/凹凸棒石纳米复合抗菌剂的抗菌效果图；

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。

实施例1：

分别称取4.5mmol二水合乙酸锌及0.032mmol的四水合乙酸钴分散于100mL 无水乙醇中，搅拌均匀后，加入395mg的APT，倒入三口烧瓶，70℃水浴加热反应 1h，即得锌、钴、凹凸棒石混合前驱体溶液；将6.3mmol氢氧化钾加入50mL乙醇溶液中，磁力搅拌20min后，将所得碱溶液滴加到前期所制备的锌、钴、凹凸棒石混合前驱体溶液中，混合均匀后，磁力搅拌30min，95℃水浴加热反应5h，反应结束后加入100mL去离子水直到溶液变成乳白色，室温下磁力搅拌20min，静置、清洗、离心，即得凹凸棒石负载钴掺杂氧化锌量子点纳米复合抗菌剂。

如图1所示，从图中可以看出，钴掺杂氧化锌量子点均匀分布在凹凸棒石上的棒体，表明Co掺杂ZnO量子点/凹凸棒石纳米复合抗菌剂制备成功。图2(a)和图2(b) 为本发明所制备的Co掺杂ZnO量子点/凹凸棒石纳米复合抗菌剂对大肠杆菌的抗菌效果图，通过对比图2(a)和图2(b)发现复合抗菌剂对大肠杆菌抗菌活性高，效果优异，本发明所制备的纳米抗菌剂对大肠杆菌的抑菌率可达85.71％。

实施例2：

分别称取4.5mmol二水合乙酸锌及0.032mmol的四水合乙酸钴分散于100mL 无水乙醇中，搅拌均匀后，加入593mg的APT，倒入三口烧瓶，90℃水浴加热反应 2h，即得锌、钴、凹凸棒石混合前驱体溶液；将6.3mmol氢氧化钾加入50mL乙醇溶液中，磁力搅拌20min后，将所得碱溶液滴加到前期所制备的锌、钴、凹凸棒石混合前驱体溶液中，混合均匀后，磁力搅拌30min，95℃水浴加热反应5h,反应结束后加入100mL去离子水直到溶液变成乳白色，室温下磁力搅拌20min，静置、清洗、离心，即得凹Co掺杂ZnO量子点/凹凸棒石纳米复合抗菌剂。

实施例3：

分别称取4.5mmol二水合乙酸锌及0.032mmol的四水合乙酸钴分散于100mL 无水乙醇中，搅拌均匀后，加入494mg的APT，倒入三口烧瓶，85℃水浴加热反应 2.5h，即得锌、钴、凹凸棒石混合前驱体溶液；将6.3mmol氢氧化钾加入50mL乙醇溶液中，磁力搅拌20min后，将所得碱溶液滴加到前期所制备的锌、钴、凹凸棒石混合前驱体溶液中，混合均匀后，磁力搅拌30min，95℃水浴加热反应5h,反应结束后加入100mL去离子水直到溶液变成乳白色，室温下磁力搅拌20min，静置、清洗、离心，即得Co掺杂ZnO量子点/凹凸棒石纳米复合抗菌剂。

实施例4：

分别称取4.5mmol二水合乙酸锌及0.032mmol的四水合乙酸钴分散于100mL 无水乙醇中，搅拌均匀后，加入395mg的APT，倒入三口烧瓶，80℃水浴加热反应 1.5h，即得锌、钴、凹凸棒石混合前驱体溶液；将6.3mmol氢氧化钾加入50mL乙醇溶液中，磁力搅拌20min后，将所得碱溶液滴加到前期所制备的锌、钴、凹凸棒石混合前驱体溶液中，混合均匀后，磁力搅拌30min，95℃水浴加热反应5h，反应结束后加入100mL去离子水直到溶液变成乳白色，室温下磁力搅拌20min，静置、清洗、离心，即得Co掺杂ZnO量子点/凹凸棒石纳米复合抗菌剂。

最后应该说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本权利要求范围当中。