一種含納米氧化亞銅的可見光激發(fā)抗菌涂層的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及功能納米材料領(lǐng)域，尤其是涉及一種含納米氧化亞銅的可見光激發(fā)抗菌涂層的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]有害細(xì)菌一直是威脅人類健康的主要因素，并且隨著抗生素的濫用，新的變異體出現(xiàn)，細(xì)菌耐藥性增強(qiáng)，進(jìn)一步加劇了其危害性。2011年，中國衛(wèi)生部表示，在中國，患者抗生素的使用率高達(dá)70%，是歐美國家的兩倍，但真正需要使用的不到20%?？股氐牟缓侠響?yīng)用加劇了細(xì)菌耐藥性的產(chǎn)生。而耐藥性是目前全球最緊迫的公共衛(wèi)生問題之一，我國的形式尤為嚴(yán)峻。英國研究顯示，如果找不到應(yīng)對耐藥菌的方法，到2050年，每年會因此多死亡1000萬人，并造成100萬億美元損失。中國目前每年有超過8萬人因細(xì)菌耐藥性死亡，如果情況得不到改善，到2050年，每年死亡人數(shù)將暴增至100萬。因此，在積極防止抗生素濫用的同時(shí)，研發(fā)新的抗菌方案，以對抗有害細(xì)菌，尤其是耐藥菌已迫在眉睫。
[0003]為避免致病菌對人類健康帶來的傷害，最有效的方法就是預(yù)防感染，即從源頭上抑制細(xì)菌的繁殖，阻止細(xì)菌的傳播。日常生活中，人們往往會頻繁接觸一些物體，例如手機(jī)、平板電腦、鍵盤、汽車導(dǎo)航、觸控按鍵開關(guān)(如電梯)、門把手等等，而這些地方往往也是培養(yǎng)細(xì)菌的“溫床”，如果不注意及時(shí)消毒，很可能會造成交叉感染，危害人們的身體健康。因此，及時(shí)有效地殺滅常見物體表面的細(xì)菌，可以杜絕細(xì)菌滋生蔓延，降低細(xì)菌感染率，保障人類免受細(xì)菌傷害。
[0004]目前常用的抗菌劑可分為天然抗菌劑、有機(jī)抗菌劑和無機(jī)抗菌劑。有機(jī)抗菌劑具有短期高效的抗菌效果，但是化學(xué)穩(wěn)定性和安全性較差，易產(chǎn)生耐藥性，尤其是耐熱性差(<200°C)，致使其在應(yīng)用中不能高溫加工，高溫分解產(chǎn)物甚至有毒。天然抗菌劑同樣具有效期短、耐熱性差以及化學(xué)不穩(wěn)定性的缺陷。在20世紀(jì)80年代研究出來的無機(jī)抗菌材料具有毒性較小、抗菌譜廣、抗菌時(shí)效長、不易產(chǎn)生耐藥性等優(yōu)點(diǎn)，尤其是突出的耐熱性(>600°C)，大大拓寬了抗菌材料的應(yīng)用領(lǐng)域。在無機(jī)系抗菌劑當(dāng)中，有一類被稱為氧化物光催化系，其中以Ti02為代表，在水和空氣體系中，經(jīng)光照后可形成空穴-電子對，進(jìn)而與其表面吸附的H20和02作用生成羥基自由基和超氧自由基，這些自由基可破壞細(xì)菌結(jié)構(gòu)殺滅細(xì)菌。但是，較寬的禁帶寬度(3.2ev)使得Ti02只能在紫外線作用下才能發(fā)揮殺菌作用，而紫外線在太陽光中所占比例只有不到5%，并且紫外線對人體皮膚、中樞神經(jīng)系統(tǒng)、眼部等均有一定的危害。因此人們紛紛開始設(shè)計(jì)研發(fā)新型的可見光響應(yīng)的抗菌體系，在達(dá)到理想抗菌效果同時(shí)，提高對太陽能的利用率，避免紫外線對人體的傷害。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提供一種含納米氧化亞銅的可見光激發(fā)抗菌涂層的制備方法，該抗菌涂層以禁帶寬度較窄的P型半導(dǎo)體材料一 CU20為基本的抗菌材料，為增強(qiáng)其抗菌性能，又摻雜了不同含量的Ag或ZnO納米顆粒，通過溶液法、磁控噴射法等將其均勻地負(fù)載在無紡布或PET膜或鋼化膜等材料表面，在可見光的催化作用下，即可實(shí)現(xiàn)高效的殺菌性能，該制備方法有別于傳統(tǒng)的紫外線滅菌，更加方便、健康、環(huán)保。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
一種含納米氧化亞銅的可見光激發(fā)抗菌涂層的制備方法，特征是:
A、納米Cu20(氧化亞銅晶體)的制備:
(a)將CuS04.5H20和EDTA(乙二胺四乙酸)以摩爾比為2:1的比例溶于去離子水中，并進(jìn)行攪拌l-180min;
(b)將步驟A-a制備的溶液進(jìn)行加熱到25-75°C，并加入0.6M的NaOH溶液，NaOH與CuS04.5取0的摩爾比為15:2;
(c)l-50min后，在步驟A-b制備的溶液中加入0.01-5gC6H602(I，4_對苯二酚)，并繼續(xù)攪拌拌0.1-24h;
(d)待步驟A-c反應(yīng)結(jié)束后，使溶液自然冷卻至室溫，然后將沉淀進(jìn)行離心，分別用去離子水、無水乙醇進(jìn)行洗滌，然后進(jìn)行干燥處理，得到納米Cu20;
B、納米Cu20_Ag(Cu20_Ag復(fù)合物)的制備:
(a)將CuS04.5H20和EDTA(乙二胺四乙酸)以摩爾比為2:1的比例溶于去離子水中，并加入AgN03，Ag+與Cu2+的摩爾比為1%-100%，并進(jìn)行攪拌l-180min;
(b )將步驟B - a制備的溶液進(jìn)行加熱到2 5 - 7 5 °C，并加入0.6 M的N a O H溶液，N a O H與CuS04.5取0的摩爾比為15:2;
(c)l-50min后，在步驟B-b制備的溶液中加入0.01-5gC6H602(I，4_對苯二酚)，并繼續(xù)攪拌0.1-24h;
(d)步驟B-c反應(yīng)結(jié)束后，使溶液自然冷卻至室溫，然后將沉淀進(jìn)行離心，分別用去離子水、無水乙醇進(jìn)行洗滌，然后進(jìn)行干燥處理，得到納米Cu20-Ag;
C、納米Cu20-Zn0(Cu20-Zn0復(fù)合物)的制備:
(a)將CuS04.5H20和EDTA(乙二胺四乙酸)以摩爾比為2:1的比例溶于去離子水中，并加入Zn(CH3C00)2，Zn+與Cu2+的摩爾比為1%-100%，并進(jìn)行攪拌l-180min;
(b)將步驟C-a制備的溶液進(jìn)行加熱到25-75°C，并加入NH3.H20溶液，NH3.H20與CuS04.5取0的摩爾比為15:2;
(c)l-50min后，在步驟C-b制備的溶液中加入0.01-5gC6H602(I，4_對苯二酚)，并繼續(xù)攪拌0.1-24h;
(d)步驟C-c反應(yīng)結(jié)束后，使溶液自然冷卻至室溫，然后將沉淀進(jìn)行離心，分別用去離子水、無水乙醇進(jìn)行洗滌，然后進(jìn)行干燥處理，得到納米Cu20-Zn0;
D、利用溶液法或磁控噴射法將Cu20/Cu20-Ag/Cu20-Zn0水溶液均勻地負(fù)載在載體表面。
[0007]所述載體為無紡布，在無紡布上得到抗菌涂層:
(a)將無紡布先后用去離子水和無水乙醇，并在超聲條件下進(jìn)行洗滌，以除去表面附著的雜質(zhì)及顆粒物；
(b)將上述步驟a處理過的無紡布進(jìn)行干燥處理；
(c)將納米Cu20、納米 Cu20_Ag、納米 Cu20_Zn0 配成濃度為 lyg/mL-lOOmg/mL 的 Cu20/Cu20-Ag/Cu20-Zn0水溶液，在超聲條件下進(jìn)行分散； (d)將上述步驟b處理好的無紡布置于上述步驟c配制的Cu20/Cu20-Ag/Cu20-Zn0水溶液中，并進(jìn)行超聲；
(e )將上述步驟d制得的無紡布進(jìn)行干燥，在無紡布上得到抗菌涂層。
[0008]所述載體為PET(聚對苯二甲酸乙二酯)或鋼化膜，在PET或鋼化膜上得到氧化亞銅抗囷涂層:
(a)選取靶材:所選用的銅靶為金屬銅粒，純度為99.999%；
(b)襯底的選擇和清洗:以PET或鋼化膜為襯底，濺射前，先將PET或鋼化膜浸沒在丙酮溶液里超聲振蕩清洗，除去PET或鋼化膜表面的有機(jī)污染物，再用乙醇和去離子水超聲振蕩、漂洗，吹干；
(c)安裝靶材和襯底:將銅靶安裝在磁控陰極靶上，將清洗好的PET或鋼化膜安裝在靶材正上方的襯底托上；
(d)通過升降系統(tǒng)封閉真空腔體，打開冷卻水，開啟機(jī)械栗將真空室抽成粗真空，然后開啟分子栗抽高真空；
(e)通過氣體流量計(jì)設(shè)定氧氣、氮?dú)夂蜌鍤獾牧髁勘?，待氣體流量穩(wěn)定后，打開直流電源，調(diào)節(jié)電流和電壓使功率達(dá)到設(shè)定值，開始濺射鍍膜，改變襯底加熱溫度；
(f)濺射鍍膜結(jié)束后依次關(guān)閉氣路和真空栗，取出樣品；
(g)將樣品放在加熱爐中，設(shè)定熱處理溫度和時(shí)間后在空氣中進(jìn)行熱處理，得到含納米氧化亞銅的可見光激發(fā)抗菌涂層。
[0009]在步驟A、B、C中，所用配位劑為EDTA(乙二胺四乙酸)，還原劑為C6H602(1，4-對苯二酚)。
[0010]本發(fā)明的抗菌涂層是以禁帶寬度較窄的P型半導(dǎo)體材料一Cu20為基本的抗菌材料，為增強(qiáng)其抗菌性能，又摻雜了不同含量的Ag、ZnO納米顆粒，通過溶液法、磁控噴射法等將其均勻地負(fù)載在無紡布或PET膜或鋼化膜等材料表面，在可見光的催化作用下，即可實(shí)現(xiàn)高效的殺菌性能，該制備方法有別于傳統(tǒng)的紫外線滅菌，更加方便、健康、環(huán)保。
【附圖說明】
[0011]圖1為所合成的納米氧化亞銅的SEM(掃描電子顯微鏡)，形貌為規(guī)則正方體結(jié)構(gòu)，尺寸約為600nm;
圖2為負(fù)載有納米氧化亞銅的無紡布的SEM(掃描電子顯微鏡)，正方體形貌的氧化亞銅晶體均勻附著在無紡布的纖維結(jié)構(gòu)上；
圖3為包裹有無紡布的門把手，其中無紡布上負(fù)載有氧化亞銅晶體；
圖4為鍍有氧化亞銅薄膜的PET膜，保證了較高的光透率。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合實(shí)施例并對照附圖對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明，但應(yīng)理解本發(fā)明的范圍非僅限于