本發(fā)明涉及一種納米銀復(fù)合抗菌材料的制備方法，特別是一種卷軸狀碳納米卷載銀碳納米復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)：

氧化石墨烯因優(yōu)良的物理化學(xué)性質(zhì)，在光電、催化、生物醫(yī)藥以及磁介質(zhì)等方面有廣闊的應(yīng)用前景。氧化石墨烯表面存在的大量含氧基團，為其它顆粒的結(jié)合提供了有效位點。納米銀具有良好的廣譜抗菌性，當(dāng)納米銀顆粒與氧化石墨烯復(fù)合時，這些位點及這種吸附就能有效地阻止納米銀顆粒的團聚。因此納米銀與氧化石墨烯復(fù)合抗菌材料的制備是一個新的研究課題。

上海交大崔大祥等通過原位還原的方法將納米銀負載在氧化石墨烯片層上，經(jīng)過6h的水浴超聲處理，氧化石墨烯片層卷曲為卷軸狀，抗菌試驗表明，卷曲后的納米銀/氧化石墨烯抗菌效果優(yōu)于未卷曲的納米銀/氧化石墨烯，同時該抗菌劑還表現(xiàn)出一定的抗真菌性能。但該方法利用氧化石墨烯中的羥基還原銀離子，羥基還原性較弱，氧化石墨烯表面納米銀的負載量較小。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是一種碳納米卷/納米銀復(fù)合抗菌材料的制備方法，采用去質(zhì)子化氧化石墨烯作為銀離子吸附劑，采用NaBH₄作為還原劑在室溫下將銀離子還原為納米銀，通過長時間的水浴超聲使氧化石墨烯卷曲為卷軸狀，獲得碳納米卷/納米銀復(fù)合抗菌材料。

上述目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。

一種碳納米卷/納米銀復(fù)合抗菌材料的制備方法，所述制備方法是按下列步驟進行的：

(1)均勻攪拌下，將0.01g-0.05g的無水碳酸鈉分五次加入到10mL濃度為0.4-2 mg /mL的氧化石墨烯分散液中，反應(yīng)24h后離心，洗滌，重新分散在去離子水中；

(2)將上述去質(zhì)子化氧化石墨烯分散液與濃度為10-50 mg/mL硝酸銀溶液混合，均勻攪拌6h后離心，洗滌，重復(fù)3次，將獲得的固體沉淀冷凍干燥；

(3)將冷凍干燥后的粉末精確稱量重新分散在超去離子水中，濃度為0.1-1 mg/mL，劇烈攪拌下緩慢滴加同體積的0.5-5Mmol/L NaBH₄的水溶液，將銀離子還原成納米銀，滴加結(jié)束后，繼續(xù)攪拌5h使納米銀穩(wěn)定；

(4)將混合溶液在冰水混合浴下，超聲處理3-5h，制得碳納米卷/納米銀復(fù)合抗菌材料。

附件技術(shù)方案如下。

所述氧化石墨烯是微米級，其直徑為0.7-1.2 nm微米，單層率大于95%。

所述無水碳酸鈉用量是0.01g-0.05g。

所述氧化石墨烯分散液濃度是0.4-2 mg/mL。

所述硝酸銀溶液濃度是10-50 mg/mL。

所述去質(zhì)子化氧化石墨烯/銀離子分散液的濃度范圍為0.1-1 mg/mL。

所述硝酸銀被還原后是單質(zhì)銀。

所述碳納米卷的直徑是100-200nm。

本發(fā)明上述所提供的技術(shù)方案采用NaBH₄作為還原劑，將銀離子還原成為銀納米顆粒，從而生長在氧化石墨烯基底上；同時長時間的水浴超聲使氧化石墨烯卷曲為卷軸狀，來防止納米顆粒之間的相互團聚。所制備的復(fù)合材料可以單獨使用，也可以作為添加劑與其他材料混合使用，是一種優(yōu)良的抑菌材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本碳納米卷/納米銀復(fù)合抗菌材料的制備方法，溶劑為水，不需要避光，通過納米銀的去質(zhì)子化提高納米銀的負載量，是一種由NaBH₄作為還原劑、無需穩(wěn)定劑的簡易制備方法。該方法可以制備出納米銀粒子，所生成的納米銀顆粒負載在卷軸狀氧化石墨烯表面，這種卷軸狀結(jié)構(gòu)可以有效防止納米粒子團聚，在水中分散性良好。經(jīng)微量肉湯稀釋法檢測該抗菌劑對大腸桿菌的最小抑菌濃度為1 μ/mL，對金色葡萄球菌的最小抑菌濃度為2 μ/mL，已經(jīng)達到了目前國內(nèi)外同類最好產(chǎn)品能達到的最低濃度限度。

附圖說明

圖1是本發(fā)明氧化石墨烯/納米銀(AgNPs/GO)復(fù)合抗菌劑的TEM照片。

圖2是本發(fā)明氧化石墨烯/納米銀(AgNPs/GO-Na)復(fù)合抗菌劑的TEM照片。對氧化石墨烯上的點狀物進行高分辨率觀察，能夠清晰地看到晶格條紋，該粒子的晶面間距為0.2nm，與銀晶面的(200)晶面間距接近，可以確定其為納米銀粒子。

圖3是本發(fā)明碳納米卷/納米銀(AgNPs/CNS)復(fù)合抗菌劑的TEM照片。

圖4是本發(fā)明碳納米卷/納米銀(AgNPs/CNS-Na)復(fù)合抗菌劑的TEM照片，對氧化石墨烯上的點狀物進行高分辨率觀察，能夠清晰地看到晶格條紋，該粒子的晶面間距為0.2nm，與銀晶面的(200)晶面間距接近，可以確定其為納米銀粒子。

圖5是本發(fā)明碳納米卷/納米銀復(fù)合抗菌劑的X射線衍射譜圖。圖中看到在2θ=10.8^o、37.8^o，44.3^o，64.5^o和77.4^o出現(xiàn)五個特征衍射峰，其中10.8^o的衍射峰是氧化石墨烯的特征峰。通過與JCPDS(4-0781)標準卡片對比，我們可以知道37.8^o，44.3^o，64.5^o 和 77.4^o這四個衍射峰分別是對應(yīng)著立方相金屬銀的(111)、(200)、(220)和(311)四個晶面的衍射峰。表明本發(fā)明所制備的是含有氧化石墨烯和納米銀的復(fù)合抗菌劑，其中的銀是立方結(jié)構(gòu)晶系的單質(zhì)銀。

圖6是本發(fā)明碳納米卷/納米銀復(fù)合抗菌劑微量肉湯稀釋法抑菌實驗結(jié)果，試驗菌種為大腸桿菌。

圖7是本發(fā)明碳納米卷/納米銀復(fù)合抗菌劑微量肉湯稀釋法抑菌實驗結(jié)果，試驗菌種為金色葡萄球菌。

具體實施方式

本發(fā)明采用去質(zhì)子化氧化石墨烯作為銀離子吸附劑，采用NaBH₄作為還原劑在室溫下將銀離子還原為納米銀，同過長時間的水浴超聲使氧化石墨烯卷曲為卷軸狀，獲得碳納米卷/納米銀復(fù)合抗菌材料。

下面通過具體實施例來進一步詳細說明本發(fā)明的具體實施方式。

實施例1

(1)均勻攪拌下，將0.05g無水碳酸鈉分五次加入到10mL濃度為2 mg mL^-1氧化石墨烯分散液中，反應(yīng)24h后離心，洗滌，重新分散在10mL超純水中。

(2)將上述去質(zhì)子化氧化石墨烯分散液與10mL濃度為10 mg mL^-1硝酸銀溶液混合，均勻攪拌6h后離心，洗滌，本步驟重復(fù)3次，將最后獲得的固體沉淀冷凍干燥，得到去質(zhì)子化氧化石墨烯/銀離子粉末。

(3)將冷凍干燥后的去質(zhì)子化氧化石墨烯/銀離子粉末精確稱量重新分散在超純水中，濃度為0.1 mL^-1，劇烈攪拌下緩慢滴加同體積0.5 Mmol/L^-1 NaBH₄水溶液將銀離子還原成納米銀，滴加結(jié)束后繼續(xù)攪拌5h使納米銀穩(wěn)定。

(4)將混合溶液在冰水混合浴下超聲處理5h，得到碳納米卷/納米銀(AgNPs/CNS-Na)復(fù)合抗菌劑。

透射電鏡(TEM)測試:

碳納米卷/納米銀(AgNPs/CNS-Na)復(fù)合抗菌劑的TEM照片，如附圖4所示，可以觀察到，氧化石墨烯卷曲為卷軸狀，銀納米顆粒負載在卷軸表面。

微量肉湯稀釋法最小抑菌濃度測試：

將大腸桿菌(ATCC11229)和金黃色葡萄球菌(ATCC6538)的菌種分別以劃線法接種到配置好的營養(yǎng)瓊脂上，置于恒溫培養(yǎng)箱中在下培養(yǎng)后，取典型的菌落移種到營養(yǎng)肉湯培養(yǎng)基中，再次培養(yǎng)，用營養(yǎng)肉湯對菌懸液進行稀釋，配制成10⁵CFU/mL細菌懸液備用。

選取滅菌的96孔聚苯乙烯板中并排的八個孔，每孔依次加入雙倍濃度的滅菌MH(B)完全培養(yǎng)基100μL、10⁵CFU/mL細菌懸液50μL和倍比稀釋后不同濃度的碳納米卷/納米銀復(fù)合抗菌劑50μL。此時第1孔至第8孔藥物濃度分別為16、8、4、2、1、0.5、0.25、0.125μg/ml。將96孔聚苯乙烯板置于37^o培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)24h，用酶標儀檢測630nm處各孔的OD值。

試驗結(jié)果見圖6、圖7，碳納米卷/納米銀(AgNPs/CNS-Na)抗菌劑對大腸桿菌的最小抑菌濃度為1 μ/mL，對金色葡萄球菌的最小抑菌濃度為4 μ/mL。

實施例2

(1)將10mL 濃度為2 mg mL^-1的氧化石墨烯分散液與10mL濃度10 mg mL^-1硝酸銀溶液混合，均勻攪拌6h后離心，洗滌，本步驟重復(fù)3次，將最后獲得的固體沉淀冷凍干燥，得到去質(zhì)子化氧化石墨烯/銀離子粉末。

(2)將冷凍干燥后的去質(zhì)子化氧化石墨烯/銀離子粉末精確稱量重新分散在超純水中，濃度為0.1 mL^-1，劇烈攪拌下緩慢滴加同體積0.5 Mmol/L^-1 NaBH₄水溶液將銀離子還原成納米銀，滴加結(jié)束后繼續(xù)攪拌5h使納米銀穩(wěn)定。

(3)將混合溶液在冰水混合浴下超聲處理5h，得到碳納米卷/納米銀(AgNPs/CNS)復(fù)合抗菌材料。

透射電鏡(TEM)測試:

碳納米卷/納米銀(AgNPs/CNS)復(fù)合抗菌劑的TEM照片，如圖3所示，可以觀察到，氧化石墨烯出現(xiàn)少量褶皺，未卷曲成卷軸狀，銀納米顆粒負載在氧化石墨烯表面。

微量肉湯稀釋法最小抑菌濃度測試同實施例1：

試驗結(jié)果見圖6、圖7，碳納米卷/納米銀(AgNPs/CNS)抗菌劑對大腸桿菌的最小抑菌濃度為8 μ/mL，對金色葡萄球菌的最小抑菌濃度為16 μ/mL，抑菌效果不及實施例1。

實施例3

(1)均勻攪拌下，將0.05g無水碳酸鈉分五次加入到10mL濃度為2 mg/mL氧化石墨烯分散液中，反應(yīng)24h后離心，洗滌，重新分散在10mL超純水中。

(2)將上述去質(zhì)子化氧化石墨烯分散液與10mL濃度為10 mg/mL硝酸銀溶液混合，均勻攪拌6h后離心，洗滌，本步驟重復(fù)3次，將最后獲得的固體沉淀冷凍干燥，得到去質(zhì)子化氧化石墨烯/銀離子粉末。

(3)將冷凍干燥后的去質(zhì)子化氧化石墨烯/銀離子粉末精確稱量重新分散在超純水中，濃度為0.1 mL^-1，劇烈攪拌下緩慢滴加同體積0.5 Mmol/L NaBH₄水溶液將銀離子還原成納米銀，滴加結(jié)束后繼續(xù)攪拌5h使納米銀穩(wěn)定，得到氧化石墨烯/納米銀(AgNPs/GO-Na)復(fù)合抗菌劑。

透射電鏡(TEM)測試:

氧化石墨烯/納米銀(AgNPs/GO-Na)復(fù)合抗菌劑的TEM照片，如圖2所示，可以觀察到，銀納米顆粒負載在氧化石墨烯表面，其中邊緣位置較多。

微量肉湯稀釋法最小抑菌濃度測試同實施例1。

試驗結(jié)果見圖6、圖7，氧化石墨烯/納米銀(AgNPs/GO-Na)復(fù)合抗菌劑對大腸桿菌的最小抑菌濃度為2 μ/mL，對金色葡萄球菌的最小抑菌濃度為8 μ/mL，抑菌效果不及實施例1。

實施例4

(1)將上述去質(zhì)子化氧化石墨烯分散液與10mL濃度為10 mg/mL硝酸銀溶液混合，均勻攪拌6h后離心，洗滌，本步驟重復(fù)3次，將最后獲得的固體沉淀冷凍干燥，得到去質(zhì)子化氧化石墨烯/銀離子粉末。

(2)將冷凍干燥后的去質(zhì)子化氧化石墨烯/銀離子粉末精確稱量重新分散在超純水中，濃度為0.1 mg/mL，劇烈攪拌下緩慢滴加同體積0.5 Mmol/L NaBH₄水溶液將銀離子還原成納米銀，滴加結(jié)束后繼續(xù)攪拌5h使納米銀穩(wěn)定，得到氧化石墨烯/納米銀(AgNPs/GO)復(fù)合抗菌劑。

透射電鏡(TEM)測試:

氧化石墨烯/納米銀(AgNPs/GO)復(fù)合抗菌劑的TEM照片，如圖1所示，可以觀察到，銀納米顆粒負載在氧化石墨烯表面，銀納米顆粒數(shù)量少于實施例3。

微量肉湯稀釋法最小抑菌濃度測試同實施例1。

試驗結(jié)果見圖6、圖7，氧化石墨烯/納米銀(AgNPs/GO)抗菌劑對大腸桿菌的最小抑菌濃度為8 μ/mL，對金色葡萄球菌的最小抑菌濃度為16 μ/mL，抑菌效果不及實施例1。