一种制备AG/AGCL/PDDA/GE抗菌和杀菌复合材料的方法.pdf

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1、(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201310294271.8 (22)申请日 2013.07.15 A01N 59/16(2006.01) A01P 1/00(2006.01) (73)专利权人 江苏大学 地址 212013 江苏省镇江市京口区学府路 301 号 (72)发明人 周亚洲 杨娟 程晓农 贺婷婷 钟涛 赵南 马双彪 李丹 郑思辉 (74)专利代理机构 南京经纬专利商标代理有限 公司 32200 代理人 楼高潮 (54) 发明名称 一种制备 Ag/AgCl/PDDA/GE 抗菌和杀菌复合 材料的方法 (57) 摘要 本发明属于无机功能材料技术领域， 特指一 种。

2、制备 Ag/AgCl/PDDA/GE 抗菌和杀菌复合材料 的方法。本发明采用 GO 为模板， 硝酸银为前驱 体， PDDA 为修饰试剂， 水热反应制备 Ag/AgCl/ PDDA/GE 新型复合材料， 并首次获得量子点 （约为 3-5nm） 的 Ag/AgCl 纳米颗粒 ； 该新型复合物具有 优异的抗菌和杀菌性能， 并且GE和PDDA都是生物 相容性材料， 本身对细胞没有毒性， 此外， 该新型 抗菌材料可以重新分散在水中获得单分散的胶体 溶液， 使其具有更加广泛的实际应用前景。 (51)Int.Cl. 审查员 南艳 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书1页 说明书。

3、4页 附图3页 (10)授权公告号 CN 103416436 B (45)授权公告日 2015.03.04 CN 103416436 B 1/1 页 2 1. 一种制备 Ag/AgCl/PDDA/GE 杀菌复合材料的方法， 所述的 Ag/AgCl/PDDA/GE 杀菌复 合材料具有优异的抗菌和杀菌性能 ； 当复合材料的浓度达到 10 ppm 时， 大肠杆菌的生长已 经完全被抑制， 当复合材料的浓度为1 ppm时， 2 h就可以杀死全部的大肠杆菌， 而当浓度升 高到 5 ppm 时， 1 h 就可以杀死全部的细菌， 其特征在于所述方法包括如下步骤 ： （1） 将 GO 配置成浓度为 1 mg/m。

4、L 悬浮液并超声至均匀分散 ； （2） 将硝酸银配制成浓度为0.03 mol/L的硝酸银水溶液 ； 将上述硝酸银水溶液和GO水 溶液混合， 室温下磁力搅拌 30 min， 获得 Ag+/GO 悬浮液 ； 所述硝酸银水溶液与 GO 悬浮液体 积比为 ： 1:5 ； （3） 将 PDDA加入Ag+/GO悬浮液中， 磁力搅拌均匀后获得Ag/AgCl/PDDA/GO悬浮液， 每 25 mL Ag+/GO 悬浮液中加入 5002000 mg 的 PDDA ； （4） 将 Ag/AgCl/PDDA/GO 悬浮液转入高压釜中， 悬浮液的填充量为高压釜体积的 80 %， 高温下保温一定时间后， 自然冷却 ； 。

5、最后离心水洗 3 次， 室温干燥后获得 Ag/AgCl/PDDA/GE 复合物 ； 所述保温温度为 100 180 ， 保温时间 614 h。 2.如权利要求1所述的一种制备Ag/AgCl/PDDA/GE杀菌复合材料的方法， 其特征在于 ： 步骤 （3） 中每 25 mL Ag+/GO 悬浮液中 PDDA 的用量为 800 mg。 3.如权利要求1所述的一种制备Ag/AgCl/PDDA/GE杀菌复合材料的方法， 其特征在于 ： 步骤 （4） 中保温温度为 140 ， 保温时间为 12 h。 权 利 要 求 书 CN 103416436 B 2 1/4 页 3 一种制备 Ag/AgCl/PDDA。

6、/GE 抗菌和杀菌复合材料的方法 技术领域 0001 本发明属于无机功能材料技术领域， 特指一种制备 Ag/AgCl/PDDA/GE 抗菌和杀菌 复合材料的方法， 采用 GO 为模板， 硝酸银为前驱体， PDDA 为修饰试剂， 水热反应制备 Ag/ AgCl/PDDA/GE 新型杀菌复合材料。 背景技术 0002 关于 Ag 与卤化银复合纳米粒子 （如 Ag/AgCl） 的研究越来越受到广泛的关注， 由于 其独特的等离子效应， 这种复合纳米粒子具有优异的可见光催化性能， 可以用于处理废水 、 废气中有机污染物 ； 由于 Ag/AgCl 为纳米颗粒， 在实际应用中容易流失， 难以回收重复利 用，。

7、 目前多将 Ag/AgCl 负载在不同载体上制成复合催化剂 ： 例如 ： Ag/AgCl 负载在介孔材料 MCM-41 及 Al2O3上， 分别制备了 Ag/AgCl/MCM-41 和 Ag/AgCl/Al2O3复合光催化材料 ； 石墨烯 （GE） 具有高的机械强度， 较大的比表面积， 便捷的表面处理以及低廉的制备成本， 使得石墨 烯成为了纳米粒子的潜在载体， 结合石墨烯特殊的电子、 光学、 高的物理和化学稳定性等性 能， 使得这类复合物在催化、 生物传感器、 光谱学、 能量存储等领域展现出许多优异的性能 和潜在的应用 ； 目前， 已有一些研究将 Ag/AgCl 与氧化石墨烯 （GO） 复合获。

8、得 Ag/AgCl/GO 新 型光催化剂， 然而该 Ag/AgCl 颗粒尺寸很大 （约为 400 nm） ， 粒径分布很宽， 而纳米材料的尺 寸及粒径分布对其性能影响很大， 此外， 有关于 Ag/AgCl 在生物方面的研究还鲜有报道。 0003 本发明采用 GO 为模板， 硝酸银为前驱体， PDDA 为修饰试剂， 水热反应制备 Ag/ AgCl/PDDA/GE 新型复合材料， 并首次获得量子点 （约为 3-5 nm） 的 Ag/AgCl 纳米颗粒 ； 该新 型复合物具有优异的抗菌和杀菌性能， 并且GE和PDDA都是生物相容性材料， 本身对细胞没 有毒性， 此外， 该新型抗菌材料可以重新分散在水。

9、中获得单分散的胶体溶液， 使其具有更加 广泛的实际应用前景。 发明内容 0004 本发明的目的在于采用 GO 为模板， 硝酸银为前驱体， PDDA 为修饰试剂， 水热反应 制备 Ag/AgCl/PDDA/GE 新型抗菌和杀菌复合材料， 所获得的 Ag/AgCl 为量子点尺寸的纳米 颗粒， 具有优异的抗菌和杀菌性能， 而经过 PDDA 修饰后的复合物带正电荷， 可以更好的作 用于细胞提高其抗菌性能。 0005 一种制备 Ag/AgCl/PDDA/GE 新型杀菌复合材料的方法， 所用原料为 ： 氧化石墨烯 （自制） 、 AgNO3（分析纯） 、 聚二烯丙基二甲基胺盐酸盐 （PDDA、 分析纯） 。。

10、 0006 制备工艺为 ： 0007 （1） 将 GO 配置成浓度为 1 mg/mL 悬浮液并超声至均匀分散 ； 0008 （2） 将硝酸银配制成浓度为 0.03 mol/L 的硝酸银水溶液 ； 将上述硝酸银水溶液和 GO 水溶液混合， 室温下磁力搅拌 30 min， 获得 Ag+/GO 悬浮液 ； 所述硝酸银水溶液与 GO 悬浮 液体积比为 ： 1:5 ； 0009 （3） 将 PDDA 加入 Ag+/GO 悬浮液中， 磁力搅拌均匀后获得 Ag/AgCl/PDDA/GO 悬浮 说 明 书 CN 103416436 B 3 2/4 页 4 液， 每 25 mL Ag+/GO 悬浮液中加入 50。

11、02000 mg 的 PDDA ； 0010 （4） 将 Ag/AgCl/PDDA/GO 悬浮液转入高压釜中， 悬浮液的填充量为高压釜体积的 80 %， 高温下保温一定时间后， 自然冷却 ； 最后离心水洗 3 次， 室温干燥后获得 Ag/AgCl/ PDDA/GE 复合物 ； 所述保温温度为 100 180 ， 保温时间 614 h。 0011 步骤 （3） 中每 25 mL Ag+/GO 悬浮液中 PDDA 的用量 800 mg 为佳。 0012 步骤 （4） 水热反应是必要的步骤， 并且， 处理温度 140 ， 时间 12 h 为佳。 0013 本发明的优点在于在有光条件下利用 PDDA 。

12、修饰试剂提供的氯离子作用于 Ag+/GO 形成 Ag/AgCl/PDDA/GO， 通过高温高压的水热处理， 改变复合物的结构和形貌， 使得复合物 中的 Ag/AgCl 尺寸降低到量子点 ； 这种量子点的 Ag/AgCl 颗粒使得该复合物具有优异的抗 菌和杀菌性能 ； 此外， 经过 PDDA 修饰后的复合物表面带正电荷， 可以更好的作用于带负电 荷的细胞， 提高其抗菌和杀菌性能 ； 该新型复合物还可以重新分散在水中形成单分散的悬 浮液， 因此具有很大的实际应用前景， 该发明新颖， 制备工艺简单， 实际应用性强。 附图说明 0014 图 1 为实例 1 的 Ag/AgCl/PDDA/GO 的 TE。

13、M 图片 ； 0015 图 2 为实例 2 的 Ag/AgCl/PDDA/GE 的 XPS（图 2(a)） 和 XRD（图 2(b)） 图片 ； 0016 图 3 为实例 3 的不同 PDDA 用量获得的 Ag/AgCl/PDDA/GE 的 TEM 图片 ； 0017 图 4 为实例 4 的不同水热处理条件下获得的 Ag/AgCl/PDDA/GE 的 TEM 图片 ； 0018 图 5 为实例 5 的复合材料对大肠杆菌的抗菌曲线图 ； 0019 图 6 为实例 6 的复合材料对大肠杆菌的杀菌曲线图。 具体实施方式 0020 实施例 1 0021 将 GO 配置成浓度为 1 mg/mL 悬浮液并。

14、超声至均匀分散 ； 将硝酸银配制成浓度为 0.03 mol/L 的硝酸银水溶液 ； 然后将上述硝酸银水溶液和 GO 水溶液混合， 室温下磁力搅拌 30 min， 获得Ag+/GO悬浮液 ； 所述硝酸银水溶液与GO悬浮液体积比为 ： 1:5， 接着将 PDDA加 入 Ag+/GO 悬浮液中， 磁力搅拌均匀后获得 Ag/AgCl/PDDA/GO 悬浮液， 每 25 mL Ag+/GO 悬浮 液中加入 800 mg 的 PDDA ； 在搅拌的过程中， 深棕色的 Ag+/GO 胶体溶液颜色开始变浅， 并出 现乳白色， 这是Ag+与Cl-结合形成AgCl颗粒造成的， 这时候得到的是 Ag/AgCl/PD。

15、DA/GO悬 浮液， 离心水洗除去未吸附的银离子和 PDDA， 室温干燥就可以获得 Ag/AgCl/PDDA/GO 粉体。 0022 图 1 为实例一中 Ag/AgCl/PDDA/GO 复合物的 TEM 图， 可以看到尺寸约为 330 nm 颗 粒的 AgCl 负载在透明的 GO 层上， 并且在 AgCl 大颗粒上面出现许多小颗粒， 这是由于在光 照的情况下， 少量的 Ag+会被还原成单质 Ag 的结果， TEM 结果说明在未经过水热处理， 所获 得的颗粒尺寸很大。 0023 实施例 2 0024 将实例 1 中获得的 Ag/AgCl/PDDA/GO 悬浮液转入高压釜中。悬浮液的填充量为高 压。

16、釜体积的 80 %， 高温下保温一定时间后， 自然冷却 ； 最后离心水洗 3 次， 室温干燥后获得 Ag/AgCl/PDDA/GE 复合物 ； 所述保温温度为 140 ， 保温时间 12 h。 0025 图 2(a) 为 Ag/AgCl/PDDA/GE 的 XPS 光谱图， 从图中可以看到复合物中有 Ag 3d， N 说 明 书 CN 103416436 B 4 3/4 页 5 1s， Cl 2p 等元素， 并且 C/O 的值相比文献中要高很多， 说明 GO 被还原成 GE。 0026 图2(b)为Ag/AgCl/PDDA/GE的XRD谱图， 在复合物的XRD衍射光谱中出现了AgCl 明显的特。

17、征峰 ； 在2为27.7、 32.2、 46.2、 54.8、 66.6及76.7处出现明显的狭 窄的衍射峰， 分别对应 AgCl 晶体 (111)、 (200)、 (220) 、 (311)、 (222)、 (400) 及 (420) 晶 面， 此外在 44.2处出现了宽泛的特征峰， 这是 Ag 晶体的 (200) 晶面衍射峰， 说明纳米银 颗粒的存在 ； 或许因为其含量太低， 因此并不明显， XPS 和 XRD 结果说明 Ag/AgCl/PDDA/GE 制备成功。 0027 实施例 3 0028 实施例 3 主要考察 PDDA 用量对复合物的结构和形貌的影响。将 GO 配置成浓度为 1 m。

18、g/mL 悬浮液并超声至均匀分散 ； 将硝酸银配制成浓度为 0.03 mol/L 的硝酸银水溶液 ； 然后将上述硝酸银水溶液和 GO 水溶液混合， 室温下磁力搅拌 30 min， 获得 Ag+/GO 悬浮液 ； 所述硝酸银水溶液与 GO 悬浮液体积比为 ： 1:5 ； 接着将 PDDA 加入 Ag+/GO 悬浮液中， 磁力搅 拌均匀后获得Ag/AgCl/PDDA/GO悬浮液， 每25 mL Ag+/GO悬浮液中加入PDDA 5002000 mg， 然后将获得的 Ag/AgCl/PDDA/GO 悬浮液转入高压釜中， 悬浮液的填充量为高压釜体积的 80 %， 高温下保温一定时间后， 自然冷却 ； 。

19、最后离心水洗 3 次， 室温干燥后获得 Ag/AgCl/PDDA/ GE 复合物 ； 所述保温温度为 140 ， 保温时间 12 h。 0029 图 3(a-d) 分别是 PDDA 用量为 500、 800、 1000 和 2000 mg 制备的复合物的 TEM 图 ； 从图中可以看到， 当 PDDA 用量为 800 mg 时候， 颗粒布满整个 GE 片层， 纳米颗粒平均尺寸约 为3-5 nm， 粒径分布非常窄 ； 而当PDDA为500 mg时， 颗粒尺寸更小， 约2 nm， 但是颗粒数目 不多 ； 当 PDDA 为 1000 mg 时， 颗粒尺寸变大， 约为 15 nm ； 但是当 PDDA。

20、 继续增大到 2000 mg 时， 颗粒消失不见， 此时 GE 片层粗糙， 加厚， 这是由于过量的 PDDA 修饰 GE 会掩盖住大部分 的颗粒 ； 从 TEM 结果可以得出 PDDA 用量为 800 mg 时是最佳的。 0030 实施例 4 0031 实施例4主要考察热处理温度和时间对复合物的结构和形貌的影响 ； 将GO配置成 浓度为1 mg/mL悬浮液并超声至均匀分散 ； 将硝酸银配制成浓度为0.03 mol/L的硝酸银水 溶液 ； 然后将上述硝酸银水溶液和 GO 水溶液混合， 室温下磁力搅拌 30 min， 获得 Ag+/GO 悬 浮液 ； 所述硝酸银水溶液与GO悬浮液体积比为 ： 1:。

21、5 ； 接着将 PDDA加入Ag+/GO悬浮液中， 磁 力搅拌均匀后获得Ag/AgCl/PDDA/GO悬浮液， 每25 mL Ag+/GO悬浮液中加入PDDA 800 mg， 然后将获得的 Ag/AgCl/PDDA/GO 悬浮液转入高压釜中 ； 悬浮液的填充量为高压釜体积的 80 %， 高温下保温一定时间后， 自然冷却 ； 最后离心水洗 3 次， 室温干燥后获得 Ag/AgCl/PDDA/ GE 复合物 ； 所述保温温度为 100 180 ， 保温时间 614 h。 0032 图4为不同处理条件下的复合物TEM图， 可以看到当水热处理条件为140 ， 12 h 时， 平均颗粒尺寸为 3-5 n。

22、m 的纳米颗粒均匀的分布在片层上， 而在其他处理条件获得的复 合物的结构和形貌都不理想， 因此， 处理条件为 140， 12 h 为最佳。 0033 实施例 5 0034 实施例 5 主要考察该复合物的抗菌性能， 我们选用常规菌种大肠杆菌来考察其抗 菌效果 ； 具体操作如下 ： 取四只已灭菌的干净试管， 分别编号 1-4 ， 无菌操作下向每只试 管中分别加入 15 mL 的培养基， 将试管提前半小时放入 37 恒温箱里， 使培养基达到适合 大肠杆菌的生长温度， 然后向每只编号试管中依次加入等量的浓度分别为 0 ppm， 5 ppm， 10 说 明 书 CN 103416436 B 5 4/4 。

23、页 6 ppm， 和 15 ppm 四个浓度梯度的 Ag NPs-GE 复合材料悬浮液 ； 震荡摇匀， 测量每只试管中液 体的 OD 值， 然后向每只试管中接入等量的大肠杆菌培养液， 接菌量为 2 %， 即 300 uL， 轻晃 摇匀， 再用紫外可见分光光度计依次测量每只试管中液体的 OD 值 ； 将试管放入 37 恒温 震荡培养箱中培养， 每隔 1 h 从每只编号试管中用可调移液器取出等量 （约 700 uL） 的培养 液， 测量其OD值， 以此来监测大肠杆菌的生长情况 ； 记录每次试样的OD值， 修正OD值后， 并 绘制曲线图 （图 5） ， 从图中可以看到空白对照组的大肠杆菌样品的生长都。

24、呈现典型的生长 曲线， 而加入复合材料后大肠杆菌的生长发生明显的变化， 当复合材料的浓度达到 10 ppm 时， 大肠杆菌的生长已经完全被抑制， 结果表明该新型复合材料具有优异的抗菌性能。 0035 实施例 6 0036 实施例 6 主要考察该新型复合材料的杀菌性能 ； 具体操作如下 ： 首先培养大肠杆 菌菌液， 使菌液培养至 OD 值为 0.8-1.0 即可， 如此菌液中含有菌数量约为 0.8-1.0106 cuf/mL， 然后接菌。 将3支灭菌的试管分别编号1-3#， 分别表示0, 1, 5 ppm复合溶液的大 肠杆菌杀菌实验， 其中含 0 ppm 复合溶液作为对照组 ； 然后分别取 10。

25、6 cuf/mL 的大肠杆菌 菌液 0.2 mL， 将取出的菌悬液用 0.85 % 的生理盐水离心洗涤一次， 以除去培养基中的营养 成分， 再接种于上述 3 个试管中， 用 0.85 % 的生理盐水配平， 使每只试管中总体积为 4 mL, 大肠杆菌约为 105 cuf/mL， 各物质浓度为实验浓度， 摇匀， 放入 37 恒温震荡培养箱中震 荡培养若干时间， 接着将培育不同时间段的菌液涂布， 操作方法为 ： 取培育的菌液 0.1 mL， 稀释至菌株约为 103cuf/mL 的菌液， 将其涂布到各琼脂平板上， 每个浓度做 2 个培养皿， 于 37 恒温培养箱中倒置培养 24 h， 观察菌落的生长情。

26、况， 计数统计菌落数 ， 作为实验修正 数据， 计算菌落死亡数量 ； 此后， 每间隔1 h取培养菌液重复涂布培养。 最后统计， 将培养24 h 后的培养皿取出计数， 数出每个培养皿上大肠杆菌的菌落数， 不同浓度在不同时间取出菌 液培养的大肠杆菌数取两者的平均值， 并绘制曲线图 （图 6） ， 从图中可以看到当复合材料的 浓度为 1 ppm 时， 2 h 就可以杀死全部的大肠杆菌， 而当浓度升高到 5 ppm 时， 1 h 就可以杀 死全部的细菌， 该结果表明这种新型复合材料具有优异的杀菌性能。 说 明 书 CN 103416436 B 6 1/3 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103416436 B 7 2/3 页 8 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103416436 B 8 3/3 页 9 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 103416436 B 9 。