一种MXene纳米复合材料的制备方法及其应用

    专利2024-12-11  14


    本发明属于纳米材料抗菌领域,具体是一种mxene纳米复合材料的制备方法及其作为抗菌剂的应用,本发明通过纳米二氧化硅插层处理和静电组装工艺,即可制备优异抗菌效应的mxene纳米复合材料,该mxene纳米复合材料可用于有机、无机等众多抗菌领域,具备广泛的应用前景。


    背景技术:

    1、纳米抗菌材料具有添加量低、抗菌性能优异且对人体伤害低等优点,受到广泛的关注。作为新型二维层状纳米材料,mxene因其同时具备光热转换能力、生物相容性、抗菌性能和低细胞毒性等特点,而备受关注,但是,mxene的抗菌效果与其层状结构有很大的关系,单层的mxene具备更强的抗菌效果,有效降低mxene材料间的自堆叠,促进mxene的分层,可以提高其抗菌效果。为提升mxene的抗菌性能,通常采用超声和机械剪切方法处理,这些处理方法虽然可以短时间内促进mxene的分层效果,但是长时间后依然会出现堆叠现象,并且经过以上处理后mxene纳米片尺寸会被大大降低,不利于其他纳米材料的表面负载。


    技术实现思路

    1、本发明提供一种mxene纳米复合材料的制备方法,通过静电组装,利用纳米二氧化硅插层处理,即可大幅提升mxene的杀菌效率,将该纳米复合材料作为抗菌剂使用,表现出优异的抗菌和杀菌性能。

    2、本发明技术方案如下:

    3、一种mxene纳米复合材料的制备方法,具体步骤如下:

    4、(1)改性二氧化硅水分散液的制备

    5、将改性剂和去离子水混合,冷却至室温后,将其与纳米二氧化硅、无水乙醇、去离子水一起加入到反应釜中,混合物60℃以上反应4h以上,将产物用乙醇洗涤,干燥后得到改性二氧化硅,分散到去离子水中得到改性二氧化硅水分散液;

    6、(2)将ti2c3tx分散液和改性纳米二氧化硅分散液在常温下共混,共混物利用静电作用进行静电组装,然后除去水相,即可制得纳米抗菌复合材料。

    7、步骤(1)纳米二氧化硅为工业级产品,其优选的粒子尺寸为30纳米以下。

    8、步骤(1)改性剂为硅烷偶联剂,硅烷偶联剂包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷等。

    9、步骤(1)混合物中纳米二氧化硅、改性剂、无水乙醇、去离子水的质量比为2-10:30-50:250-300:50-100。

    10、步骤(2)ti2c3tx分散液中的ti2c3tx为市购工业产品级,其粒子尺寸为800纳米以下;或者制备得到的产品,制备步骤如下:

    11、将ti3alc2、浓度12mol/l的浓盐酸、氟化锂、去离子水一起加入到反应釜中,25℃以上反应12h以上,然后将产物用去离子水进行离心洗涤至中性,之后将产物进行超声、离心,制得ti2c3tx水分散液;其中ti3alc2、浓度12mol/l的浓盐酸、氟化锂、去离子水的质量比为0.5-5:25-35:1-5:8-16。

    12、步骤(2)共混物中ti2c3tx和改性纳米二氧化硅的质量比为10-40:60-90。

    13、本发明制备得到的纳米抗菌复合材料具有优异的抗菌性能,对大肠杆菌的杀菌率在98%以上,可以作为抗菌剂使用,其应用领域包括但不限于医用抗菌材料领域。

    14、本发明以纳米二氧化硅为插层剂,通过静电组装作用将其与mxene混合后即可制备出抗菌效率优异的mxene基纳米复合材料,可以作为抗菌剂使用。

    15、本发明复合材料制备方法简单,易操作处理,通过简单静电组装,利用纳米二氧化硅插层处理即可制备高杀菌效率纳米复合材料。除此之外该抗菌纳米复合材料应用于天然胶乳保存及浸渍品制备,表现出优异的低氨胶乳保存性能及浸渍品力学和杀菌效能提升。



    技术特征:

    1.一种mxene纳米复合材料的制备方法,其特征在于,具体步骤如下:

    2.根据权利要求1所述mxene纳米复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)纳米二氧化硅为工业级产品,尺寸为30纳米以下。

    3.根据权利要求1所述mxene纳米复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)改性剂为硅烷偶联剂,硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。

    4.根据权利要求1所述mxene纳米复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)混合物中纳米二氧化硅、改性剂、无水乙醇、去离子水的质量比为2-10:30-50:250-300:50-100。

    5.根据权利要求1所述mxene纳米复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(2)ti2c3tx分散液中的ti2c3tx为市购工业产品级,其粒子尺寸为800纳米以下;或者制备得到的产品。

    6.根据权利要求5所述mxene纳米复合材料的制备方法,其特征在于,ti2c3tx制备步骤如下:

    7.根据权利要求1所述mxene纳米复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(2)共混物中ti2c3tx和改性纳米二氧化硅的质量比为10-40:60-90。

    8.权利要求1所述制备方法制备得到的mxene纳米复合材料作为抗菌剂使用。


    技术总结
    本发明公开一种MXene纳米复合材料的制备方法及其应用,利用改性纳米二氧化硅分散液插层处理来增加MXene层间距,制备出杀菌效率达到98%的MXene纳米复合材料,本发明所用设备简单,生产工艺简单,杀菌效率高,制备的纳米复合材料作为抗菌剂使用,应用于天然胶乳可使其保存性能、力学性能和抗菌性能提升,扩大了天然胶乳这种聚合物在医用抗菌制品方面的应用,具备规模化制备前景。

    技术研发人员:吴枫,郭朕伟,谢于辉,谢德龙,梅毅,刘玉新
    受保护的技术使用者:昆明理工大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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