[发明专利]基于ZIF-67纳米颗粒原位合成的光热抗菌改性棉布及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及纳米材料原位合成及纺织物改性技术领域，具体涉及一种基于ZIF‑67纳米颗粒原位合成的光热抗菌改性棉布及其制备方法和应用。该制备方法在棉布上原位合成ZIF‑67纳米颗粒，得到基于ZIF‑67纳米颗粒原位合成的光热抗菌改性棉布。本发明所提供的制备方法的优点在于工艺简单、生产成本低廉；所制备得到的改性棉布在近红外光(Near Infrared，NIR)照射下温度30s内可达120℃，并在NIR照射3min后杀灭表面99.99％的耐药细菌。

技术领域

本发明涉及纳米材料原位合成及纺织物改性技术领域，具体涉及一种基于ZIF-67纳米颗粒原位合成的光热抗菌改性棉布及其制备方法和应用。

背景技术

日益增长的抗菌素耐药性在公共卫生、临床治疗等多个领域产生严重影响，即需要在医疗卫生上不断限制对抗生素的使用，而且在畜牧养殖中将逐步禁止使用抗生素。另一方面，开发新型抗生素所必备的高额费用与漫长周期造成研发速度难以匹敌抗菌素耐药性的增长速度。

金属相关纳米材料所具备的光热特性对耐药菌具有普遍杀灭能力。部分纳米材料可以高效率地将特定波长的光转换为热能，从而达到特定区域高温用以杀灭表面病菌。其中，类沸石咪唑骨架材料(Zeolitic Imidazolate Frameworks,ZIFs)是由不同种类地金属离子与有机配体通过自组装形成的金属纳米材料，而ZIF-67特指由钴离子(Co²⁺)与2-甲基咪唑络合而成的ZIFs纳米材料，其合成成本低廉、生物相容性好且拥有较大的比表面积以及一定的光热性能，因而在催化、生物医药等领域应用广泛。

选取适合的纳米材料与纺织物纤维结合，将可能得到具有光热抗菌能力的改性纺织物，从而杀灭表面接触、沾染的病原菌。现有的抗菌纺织物大多合成工艺复杂，中间产物多，毒性大，设备复杂成本高，难以规模化生产，此外制成的抗菌织物表面纳米颗粒负载不均匀且不牢固。

棉布拥有好的柔韧性、高的机械性能，是被纺织工业广泛使用的天然纤维材料，并且棉布纤维具有丰富的结合位点可用于与纳米颗粒结合和反应。

因此，研发一种具备光热抗菌能力的改性棉布是本技术领域研究人员急需达到的目标。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供了一种基于ZIF-67纳米颗粒原位合成的光热抗菌改性棉布及其制备方法和应用。该制备方法的优点在于工艺简单、生产成本低廉；所制备得到的改性棉布在近红外光(Near Infrared，NIR)照射下温度30s内可达120℃，并在NIR照射3min后杀灭表面99.99％的耐药细菌。

本发明所提供的技术方案如下：

一种基于ZIF-67纳米颗粒原位合成的光热抗菌改性棉布的制备方法，包括以下步骤：在棉布上原位合成ZIF-67纳米颗粒，得到基于ZIF-67纳米颗粒原位合成的光热抗菌改性棉布。

基于上述技术方案，可以结合ZIF-67的合成，直接在棉布上原位合成ZIF-67纳米颗粒。ZIF-67纳米颗粒与棉布结合良好，分布均匀，循环稳定性强，且过程中不会对棉布纤维造成物理或化学破坏。所得到的材料既具有新的光热抗菌能力，又基本保持棉布纤维原有状态及性能。

具体的，所述的棉布为原棉纤维棉布或未作疏水处理的改性棉布。

上述制备方法对棉布材料具有很宽泛的适用性。既可以是原棉棉布，例如通过商业化获取的普通棉布，包括但不限于平布、斜纹布等；其未作任何特殊处理的，也可为使用后回收的回收棉布。另外，还可以适用于未作疏水处理的其他改性棉布，如经过浓碱处理的各类棉布。

具体的，所述棉布的为原棉纤维棉布，其径向纱线为棉布纱线，纬向为棉布纱线；其红外特征峰值包含2901.55cm^-1处、3332.52cm^-1处、1426.35cm^-1处和1029.22cm^-1处。