[发明专利]一种磁性竹炭/纳米银/二氧化钛复合杀菌剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种磁性竹炭/纳米银/二氧化钛复合杀菌剂及其制备方法和应用，以竹炭、Fe₃O₄、AgNO₃、钛酸四丁酯等为原料，采用共沉法、溶胶‑凝胶法、还原法及自组装法，制备了磁性竹炭/纳米银及磁性竹炭/纳米银/TiO₂复合杀菌剂。该复合杀菌剂易回收，具有广谱杀菌的特性，对大肠杆菌的抑菌效果最好，可在暗处、可见光及紫外光等场合杀菌，紫外光下灭菌效果最好，且该复合杀菌剂表现出显著的协同作用，不仅能高效抗菌，且可以减少杀菌剂用量，实现节约成本的作用。

技术领域

本发明属于无机抗菌剂领域，具体涉及一种磁性竹炭/纳米银/二氧化钛复合杀菌剂及其制备方法和应用。

背景技术

进入二十一世纪以来，随着社会的发展和人们的生活水平提高，人们对环境条件和卫生健康提出了更高的要求。细菌尤其是那些对人体及动物等有害的一类，会引起许多重大疾病，它们自身有很大的繁殖能力，不断侵害着人们的正常生活，人们的身体健康受到严重威胁。1998年，由世界卫生组织(World Healthy Ogzation，WHO)发布的统计数字表明，在1995一年里的期间，全世界因细菌感染死亡的人数占总死亡人数的33％，并且这一比例每年都有向上增加的趋势，所以为了预防控制这类疾病的发生，抑制细菌的生长繁殖是迫在眉睫的。

抗菌材料的主要功能就是抑制或杀灭有害细菌的生长繁殖，可由基质材料的不同，大致分为有机抗菌剂和无机抗菌剂两种类型。有机抗菌剂杀菌速度快、抗菌性能好，但是使用寿命短、耐热性差、易分解等缺点限制了其广泛应用于诸多方面。无机抗菌剂价格较高，但无机抗菌剂具有安全性高、耐热、耐久性优良、持续性强、并且具有广谱抗菌性等特点，这些优异的特点使其得到了广泛的应用。由抗菌剂的有效成分不同可分为钛系(具有光催化作用的TiO₂等)和银系(含Ag⁺，Cu⁺，Zn⁺等金属离子)抗菌剂。

纳米二氧化钛(TiO₂)是一种光催化抗菌剂，在抗菌过程中仅作为催化剂，理论上不消耗，可永久使用。纳米TiO₂通过细胞渗透作用、辅酶A的破坏、内毒素的降解、蛋白质和脂类的变性分解和细胞氧化成CO₂等机理发挥作用，纳米TiO₂在光照条件下产生羟基自由基和原子氧，羟基自由基具有强氧化性，将各种有机物(包括有害微生物体内的)氧化分解为CO₂和H₂O，从而起到抗菌作用。银系抗菌剂具有比表面积大，表面反应活性高、表面活性中心多、催化效率高、吸附能力强等性能。作为无机的载银抗菌材料在功能性方面具有持续性、持久性和广谱性等特征，并同时具有耐热性好、安全性高、不易产生耐药性等优势。纳米银可与病菌DNA碱基结合形成交叉链接，置换嘌吟和嘧啶中相邻氮键，使DNA无法复制，使得细菌死亡；或者与细菌等体内的巯基等(-SH)基团结合，使蛋白酶上的巯基结合，使蛋白酶丧失活性，导致细菌死亡。无机抗菌剂通过将抗菌成分的抗菌高效性、广谱性同无机材料固有的稳定性相结合，弥补了有机抗菌剂的短板和不足。

但在实际应用中，纳米银和纳米TiO₂存在颗粒小、吸附性差、易于团聚、存在回收困难的问题，目前已开发的载体主要有多孔矿石、玻璃、活性炭等，这些负载材料大多存在成本较高、低效、综合利用率低的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种磁性竹炭/纳米银/二氧化钛复合杀菌剂及其制备方法和应用，将纳米银、纳米TiO₂同时负载到磁性竹炭上，发挥纳米银和纳米TiO₂协同抗菌的作用，该复合杀菌剂易于磁分离回收，具有广谱杀菌的特性，对大肠杆菌的抑菌效果最好，可在暗处、可见光及紫外光等场合杀菌，紫外光下灭菌效果最好，不仅能高效抗菌，且可以减少杀菌剂用量，实现节约成本的作用，具有广阔的应用前景。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案之一是：