一種可用于可見光高效殺菌的金簇?二氧化鈦?石墨烯復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種可用于可見光高效殺菌的金簇?二氧化鈦?石墨烯復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用，屬于復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。該復(fù)合材料首先通過靜電吸引的方式連接金簇和二氧化鈦納米粒子，然后利用石墨烯上的功能基團(tuán)使金簇和二氧化鈦復(fù)合物連接在石墨烯上，金簇、二氧化鈦和石墨烯的質(zhì)量比為(2.5?6.4)％∶(78.6?92.5)％∶(4.2?15)％。本發(fā)明還提供上述復(fù)合材料的制備方法和應(yīng)用。上述復(fù)合材料通過金團(tuán)簇的可見光吸收性質(zhì)使二氧化鈦可以被可見光激發(fā)，利用石墨烯的超級(jí)電子傳導(dǎo)特性使激發(fā)出電子轉(zhuǎn)移到石墨烯上，降低電子和空穴的復(fù)合率，從而有效地提高復(fù)合材料的抗菌作用。該復(fù)合材料對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌在可見光下的滅殺率均可達(dá)到80％。
【專利說明】
一種可用于可見光高效殺菌的金簇-二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可用于可見光高效殺菌的金簇-二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]抗菌劑是一種以殺死細(xì)菌和抑制細(xì)菌生長為主要功能的材料，主要用于農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、工業(yè)等領(lǐng)域?？咕鷦┢浞N類繁多，主要可以分為有機(jī)抗菌劑和無機(jī)抗菌劑兩大類，有機(jī)抗菌材料存在耐熱性差、易分解和使用壽命短等缺點(diǎn)。隨著納米技術(shù)的發(fā)展目前越來越多的無機(jī)材料被應(yīng)用于抗菌領(lǐng)域，其中最令人關(guān)注的抗菌劑就是二氧化鈦，其具有無毒、無味、無刺激性、耐熱性能好、不易分解、不易揮發(fā)、來源廣等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于陶瓷、涂料、化纖、化妝品、電子、塑料、橡膠等行業(yè)。
[0003]二氧化鈦半導(dǎo)體材料作為抗菌劑主要是因?yàn)檫@類半導(dǎo)體材料可以在光的激發(fā)下使其價(jià)帶電子躍迀到導(dǎo)帶，而同時(shí)在價(jià)帶留下空穴，自由電子和空穴分別與環(huán)境中的溶解氧以及水反應(yīng)生成超氧陰離子和羥基自由基等活性氧物種。這些活性氧物種可以直接攻擊細(xì)菌細(xì)胞引起氧化應(yīng)激損傷，從而起到殺死和抑制細(xì)菌生長的作用。然而，由于二氧化鈦的禁帶寬度為3.2eV，只能被紫外光所激發(fā)，而自然光中只有約4%為紫外光;并且激發(fā)出的電子和空穴容易發(fā)生復(fù)合，從而降低了二氧化鈦的抗菌性能。因此如何提高二氧化鈦可見光殺菌性能成為熱門話題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為了提高二氧化鈦可見光殺菌性能，提供一種可用于可見光高效殺菌的金簇-二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案具體如下:
[0006]—種可用于可見光高效殺菌的金簇-二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料，該復(fù)合材料首先通過靜電吸引的方式連接金簇和二氧化鈦納米粒子，然后利用石墨烯上的功能基團(tuán)使金簇和二氧化鈦復(fù)合物連接在石墨烯上，金簇、二氧化鈦和石墨烯的質(zhì)量比為(2.5-6.4)%:(78.6-92.5)%:(4.2-15)%o
[0007]在上述技術(shù)方案中，所述金簇、二氧化鈦和石墨烯的質(zhì)量比為6.4%:86.6%:7%。
[0008]—種可用于可見光高效殺菌的金簇-二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
[0009](I)稱取3_15mg石墨烯粉末加入到超純水和無水乙醇的混合溶液中，超聲分散，得到石墨烯分散液；
[0010](2)取10-50mL谷胱甘肽保護(hù)的金簇溶液，稱取0.1g二氧化鈦粉末室溫下攪拌;離心以上溶液獲得沉淀，用超純水清洗沉淀，重復(fù)3次后將沉淀烘干獲得金簇-二氧化鈦樣品；
[0011](3)將步驟(2)合成的金簇-二氧化鈦樣品加入到上述石墨烯分散液中，超聲、室溫?cái)嚢韬笥?00-150°C下水熱反應(yīng)3h后，離心獲得沉淀，用超純水清洗沉淀，重復(fù)3次后將沉淀烘干獲得金簇-二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料。
[0012]在上述技術(shù)方案中，所述石墨稀通過下述方法制得:
[0013](I)稱取Ig石墨粉、0.5g硝酸鈉加入到250mL圓底燒瓶，然后加入25mL濃硫酸，攪拌使其混合均勻；
[0014](2)將上述反應(yīng)混合液置于冰浴，稱取3g高錳酸鉀，緩慢加入到混合液中；
[0015](3)將圓底燒瓶移至油浴，溫度設(shè)定為35°C，攪拌2h;
[0016](4)加入46ml超純水，將溫度控制在98°C，攪拌15min;
[0017](5)加入140mL 15 %的雙氧水溶液，待溫度降到室溫后離心取沉淀用1 %的鹽酸溶液清洗，重復(fù)5次后將沉淀分散在超純水中，冷凍干燥獲得石墨烯粉末。
[0018]在上述技術(shù)方案中，所述谷胱甘肽保護(hù)的金簇溶液通過下述方法制得:
[0019](I)將75mL 18.2M Ω的Mi 11 i_Q超純水加入到250ml圓底燒瓶中，然后加入4.125mL48.56mM氯金酸溶液，攪拌使其混合均勻；
[0020](2)稱取0.092g谷胱甘肽加入到上述反應(yīng)溶液中，攪拌20min后將反應(yīng)轉(zhuǎn)移到油浴，溫度設(shè)定為75 °C，攪拌回流24h停止反應(yīng)。
[0021 ]用上述金簇-二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料抗菌的方法，包括以下步驟:
[0022]步驟1、細(xì)菌培養(yǎng)
[0023](I)液體細(xì)菌培養(yǎng)液的配制:稱取1g胰蛋白胨、5g酵母粉、5g氯化鈉加入到IL超純水中，用5M的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值至7.2，放入高壓滅菌鍋中滅菌，取出備用；
[0024](2)固體細(xì)菌培養(yǎng)液的配制:稱取1g胰蛋白胨、5g酵母粉、5g氯化鈉、20g瓊脂加入到IL超純水中，用5M的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值至7.2，放入高壓滅菌鍋中滅菌，60°C取出倒入培養(yǎng)品中，冷卻后備用；
[0025](3)取滅菌后的培養(yǎng)基加入抗生素，終濃度為20yg/mL，取凍存的細(xì)菌菌種15yL加入到20mL培養(yǎng)液中，37°C搖床培養(yǎng)過夜，轉(zhuǎn)數(shù)為150rpm;
[0026]步驟2、稱取5mg金團(tuán)簇-二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料加入到ImL細(xì)菌培養(yǎng)液中，配制成5mg/mL的溶液；
[0027]步驟3、取生長好的細(xì)菌溶液稀釋不同倍數(shù)測其600nm處的吸收值，調(diào)節(jié)吸收值=0.1后，待用；
[0028]步驟4、金團(tuán)簇-二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料抗菌檢測
[0029]取144yL配制好的5mg/mL的金團(tuán)簇-二氧化鈦-石墨烯細(xì)菌培養(yǎng)液加入156yL細(xì)菌培養(yǎng)液配制成2.4mg/mL的溶液，分別將其對倍稀釋得到濃度為1.2、0.6、0.3、0.15、0.75、0.375mg/mL的溶液，各取50yL加入到96孔板，其中每孔重復(fù)三次，然后每孔分別加入10yL吸收值= 0.1的細(xì)菌溶液，置于太陽光模擬裝置下輻照20min后移入細(xì)菌培養(yǎng)搖床，37°C、150rpm培養(yǎng)，每隔Ih檢測細(xì)菌生長600nm處的吸收值，繪制生長曲線。
[0030]在上述技術(shù)方案中，步驟(4)用涂布平板法對金團(tuán)簇-二氧化鈦-石墨稀復(fù)合材料進(jìn)行抗菌檢測，具體步驟如下:
[0031]取160yL配制好的5mg/mL的金團(tuán)簇-二氧化鈦-石墨烯細(xì)菌培養(yǎng)液，加入到840yL吸收值=0.1的細(xì)菌溶液中；取840yL吸收值=0.1的細(xì)菌溶液加160yL細(xì)菌培養(yǎng)液作為對比；將上述加和不加金團(tuán)簇-二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料的細(xì)菌培養(yǎng)液在太陽光模擬裝置下輻照20min后移入細(xì)菌培養(yǎng)搖床，37 °C、150rpm培養(yǎng)30min;將上述加和不加金團(tuán)簇-二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料的細(xì)菌培養(yǎng)液分別稀釋10000倍，取30yL加入到固體培養(yǎng)基中，涂布均勻后放入37°C、150rpm培養(yǎng)24h，拍照。
[0032]本發(fā)明的有益效果是:
[0033]本發(fā)明提供的可用于可見光高效殺菌的金簇-二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料是以谷胱甘肽保護(hù)金團(tuán)簇為光敏化劑、石墨烯為電子轉(zhuǎn)移材料，通過金團(tuán)簇的可見光吸收性質(zhì)使二氧化鈦可以被可見光激發(fā)，利用石墨烯的超級(jí)電子傳導(dǎo)特性使激發(fā)出電子轉(zhuǎn)移到石墨烯上，降低電子和空穴的復(fù)合率，從而有效地提高復(fù)合材料的抗菌作用。該復(fù)合材料對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌在可見光下的滅殺率均可達(dá)到80%。
【附圖說明】
[0034]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0035]圖1為谷胱甘肽保護(hù)金簇的透射電子顯微鏡照片。
[0036]圖2為金簇-二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料的透射電子顯微鏡照片。
[0037]圖3為涂布平板法對金簇-二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料抑制大腸桿菌生長性能的檢測照片。
[0038]圖4為涂布平板法對金簇-二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料抑制金黃色葡萄球菌生長性能的檢測照片。
[0039]圖5為金簇-二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料抑制大腸桿菌生長作用的細(xì)菌生長曲線圖。
[0040]圖6為金簇-二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料抑制金黃色葡萄球菌生長作用的細(xì)菌生長曲線圖。
[0041 ]圖7為金簇-二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料抑制大腸桿菌生長作用的細(xì)菌存活率曲線圖。
[0042]圖8為金簇-二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料抑制金黃色葡萄球菌生長作用的細(xì)菌存活率曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做以詳細(xì)說明。
[0044]本發(fā)明提供的一種可用于可見光高效殺菌的金簇-二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料的制備方法具體步驟如下:
[0045]1、谷胱甘肽保護(hù)金團(tuán)簇的合成:
[0046](I)將75mL 18.2M Ω的Mi 11 i_Q超純水加入到250ml圓底燒瓶中，然后加入4.125mL氯金酸溶液(48.56mM)，攪拌使其混合均勻；
[0047](2)稱取0.092g谷胱甘肽加入到反應(yīng)溶液中，攪拌20min后將反應(yīng)轉(zhuǎn)移到油浴，溫度設(shè)定為75 °C，攪拌回流24h停止反應(yīng)。
[0048]圖1為谷胱甘肽保護(hù)金團(tuán)簇的透射電子顯微鏡照片，該圖表明合成出的金團(tuán)簇的大小為l-2nm0
[0049]2、石墨烯的合成:
[0050](I)稱取Ig石墨粉、0.5g硝酸鈉加入到250mL圓底燒瓶，然后加入25mL濃硫酸，攪拌使其混合均勻；
[0051](2)將上述反應(yīng)混合液置于冰浴，稱取3g高錳酸鉀，緩慢加入到混合液中；
[0052](3)將圓底燒瓶移至油浴，溫度設(shè)定為35°C，攪拌2h;
[0053](4)加入46ml超純水，將溫度控制在98°C，攪拌15min;
[0054](5)加入140mL 15 %的雙氧水溶液，待溫度降到室溫后離心取沉淀用1 %的鹽酸溶液清洗，重復(fù)5次后將沉淀分散在超純水中，冷凍干燥獲得石墨烯粉末。
[0055]3、金團(tuán)簇-二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料的合成
[0056](I)稱取3-15mg石墨烯粉末加入到30mL超純水和9mL無水乙醇的混合溶液中，超聲分散；
[0057](2)取10_50mL合成的谷胱甘肽保護(hù)的金團(tuán)簇溶液，稱取0.1g二氧化鈦粉末室溫下攪拌5h;離心以上溶液獲得沉淀，用超純水清洗沉淀，重復(fù)3次后將沉淀置于干燥箱60°C烘干獲得粉末樣品。
[0058](3)將上述合成好的金團(tuán)簇-二氧化鈦樣品加入到上述石墨烯分散液中，超聲20min后室溫?cái)嚢?0min;移至反應(yīng)釜100-150°C水熱反應(yīng)3h后，離心獲得沉淀，用超純水清洗沉淀，重復(fù)3次后將沉淀置于干燥箱60°C烘干獲得粉末樣品。
[0059]圖2為金團(tuán)簇-二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料的透射電子顯微鏡照片，該圖說明用此種方法可以成功的合成金團(tuán)簇-二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料。
[0060]實(shí)施例1:質(zhì)量比為6.4%:86.6%:7%的金團(tuán)簇-二氧化鈦_石墨烯復(fù)合材料的合成
[0061 ] (I)稱取5mg石墨烯粉末加入到30mL超純水和9mL無水乙醇的混合溶液中，超聲分散；
[0062](2)取25mL合成的谷胱甘肽保護(hù)的金團(tuán)簇溶液，稱取0.1g二氧化鈦粉末室溫下攪拌5h;離心以上溶液獲得沉淀，用超純水清洗沉淀，重復(fù)3次后將沉淀置于干燥箱60 °C烘干獲得粉末樣品。
[0063](3)將上述合成好的金團(tuán)簇-二氧化鈦樣品加入到上述石墨烯分散液中，超聲20min后室溫?cái)嚢?0min;移至反應(yīng)Hl20°C水熱反應(yīng)3h后，離心獲得沉淀，用超純水清洗沉淀，重復(fù)3次后將沉淀置于干燥箱60°C烘干獲得粉末樣品。
[0064]實(shí)施例2:質(zhì)量比為6.4%: 89.4%: 4.2 %的金團(tuán)簇-二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料的合成
[0065](I)稱取3mg石墨烯粉末加入到30mL超純水和9mL無水乙醇的混合溶液中，超聲分散；
[0066](2)取50mL合成的谷胱甘肽保護(hù)的金團(tuán)簇溶液，稱取0.1g二氧化鈦粉末室溫下攪拌5h;離心以上溶液獲得沉淀，用超純水清洗沉淀，重復(fù)3次后將沉淀置于干燥箱60 °C烘干獲得粉末樣品。
[0067](3)將上述合成好的金團(tuán)簇-二氧化鈦樣品加入到上述石墨烯分散液中，超聲20min后室溫?cái)嚢?0min;移至反應(yīng)釜150°C水熱反應(yīng)3h后，離心獲得沉淀，用超純水清洗沉淀，重復(fù)3次后將沉淀置于干燥箱60°C烘干獲得粉末樣品。
[0068]實(shí)施例3:質(zhì)量比為2.5%:82.5%:15%的金團(tuán)簇-二氧化鈦_石墨烯復(fù)合材料的合成
[0069 ] (I)稱取15mg石墨烯粉末加入到30mL超純水和9mL無水乙醇的混合溶液中，超聲分散；
[0070](2)取1mL合成的谷胱甘肽保護(hù)的金團(tuán)簇溶液，稱取0.1g二氧化鈦粉末室溫下攪拌5h;離心以上溶液獲得沉淀，用超純水清洗沉淀，重復(fù)3次后將沉淀置于干燥箱60 °C烘干獲得粉末樣品。
[0071](3)將上述合成好的金團(tuán)簇-二氧化鈦樣品加入到上述石墨烯分散液中，超聲20min后室溫?cái)嚢?0min;移至反應(yīng)爸100 °C水熱反應(yīng)3h后，離心獲得沉淀，用超純水清洗沉淀，重復(fù)3次后將沉淀置于干燥箱60°C烘干獲得粉末樣品。
[0072]實(shí)施例4:質(zhì)量比為6.4%:78.6%:15%的金團(tuán)簇-二氧化鈦_石墨烯復(fù)合材料的合成
[0073 ] (I)稱取15mg石墨烯粉末加入到30mL超純水和9mL無水乙醇的混合溶液中，超聲分散；
[0074](2)取50mL合成的谷胱甘肽保護(hù)的金團(tuán)簇溶液，稱取0.1g二氧化鈦粉末室溫下攪拌5h;離心以上溶液獲得沉淀，用超純水清洗沉淀，重復(fù)3次后將沉淀置于干燥箱60 °C烘干獲得粉末樣品。
[0075](3)將上述合成好的金團(tuán)簇-二氧化鈦樣品加入到上述石墨烯分散液中，超聲20min后室溫?cái)嚢?0min;移至反應(yīng)Hl20°C水熱反應(yīng)3h后，離心獲得沉淀，用超純水清洗沉淀，重復(fù)3次后將沉淀置于干燥箱60°C烘干獲得粉末樣品。
[0076]實(shí)施例5:質(zhì)量比為2.5%:92.5%:5%的金團(tuán)簇-二氧化鈦_石墨烯復(fù)合材料的合成
[0077](I)稱取4mg石墨烯粉末加入到30mL超純水和9mL無水乙醇的混合溶液中，超聲分散；
[0078](2)取1mL合成的谷胱甘肽保護(hù)的金團(tuán)簇溶液，稱取0.1g二氧化鈦粉末室溫下攪拌5h;離心以上溶液獲得沉淀，用超純水清洗沉淀，重復(fù)3次后將沉淀置于干燥箱60 °C烘干獲得粉末樣品。
[0079](3)將上述合成好的金團(tuán)簇-二氧化鈦樣品加入到上述石墨烯分散液中，超聲20min后室溫?cái)嚢?0min;移至反應(yīng)釜130°C水熱反應(yīng)3h后，離心獲得沉淀，用超純水清洗沉淀，重復(fù)3次后將沉淀置于干燥箱60°C烘干獲得粉末樣品。
[0080]用實(shí)施例1制備的金簇-二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料抗菌的方法實(shí)施例:
[0081 ] 1、細(xì)菌培養(yǎng)
[0082]液體細(xì)菌培養(yǎng)液的配制:稱取1g胰蛋白胨、5g酵母粉、5g氯化鈉加入到IL超純水中，用5M的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值至7.2，放入高壓滅菌鍋中滅菌，取出備用；
[0083]固體細(xì)菌培養(yǎng)液的配制:稱取1g胰蛋白胨、5g酵母粉、5g氯化鈉、20g瓊脂加入到IL超純水中，用5M的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值至7.2，放入高壓滅菌鍋中滅菌，60 °C取出倒入培養(yǎng)品中，冷卻后備用；
[0084]取滅菌后的培養(yǎng)基加入抗生素，終濃度為20yg/mL，分別取凍存的大腸桿菌或金黃色葡萄球菌15yL加入到20mL培養(yǎng)液中，37°C搖床培養(yǎng)過夜，轉(zhuǎn)數(shù)為150rpm;
[0085]2、涂布平板法對金團(tuán)簇-二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料抑制細(xì)菌生長性能的檢測:
[0086](I)稱取5mg金團(tuán)簇-二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料加入到ImL細(xì)菌培養(yǎng)液中，配制成5mg/mL的溶液；
[0087](2)分別取生長好的大腸桿菌或金黃色葡萄球菌溶液稀釋不同倍數(shù)測其600nm處的吸收值，調(diào)節(jié)吸收值=0.1后，待用；
[0088](3)取160yL配制好的5mg/mL的金團(tuán)簇-二氧化鈦-石墨烯細(xì)菌培養(yǎng)液，加入到840μL吸收值=0.1的大腸桿菌或金黃色葡萄球菌溶液中；取840yL吸收值=0.1的大腸桿菌或金黃色葡萄球菌溶液加160yL細(xì)菌培養(yǎng)液作為對比，將上述加和不加金團(tuán)簇-二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料的細(xì)菌培養(yǎng)液在太陽光模擬裝置下輻照20min后移入細(xì)菌培養(yǎng)搖床，37°C、150rpm培養(yǎng)30min;將上述加和不加金團(tuán)簇-二氧化鈦-石墨稀復(fù)合材料的大腸桿菌或金黃色葡萄球菌溶液分別稀釋10000倍，取30yL加入到固體培養(yǎng)基中，涂布均勻后放入37°C、150rpm培養(yǎng)24h，拍照。
[0089]圖3為涂布平板法對金團(tuán)簇-二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料抑制大腸桿菌生長性能的檢測照片，從圖中可以看出加入復(fù)合材料納米粒子后大腸桿菌菌落生長的較少，表明復(fù)合材料對大腸桿菌具有較好的抑制作用。
[0090]圖4為涂布平板法對金團(tuán)簇-二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料抑制金黃色葡萄球菌生長性能的檢測照片，從圖中可以看出加入復(fù)合材料納米粒子后金黃色葡萄球菌菌落生長的較少，表明復(fù)合材料對金黃色葡萄球菌具有較好的抑制作用。
[0091]3、金團(tuán)簇-二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料抑制細(xì)菌生長曲線測試
[0092](I)稱取5mg金團(tuán)簇-二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料加入到ImL細(xì)菌培養(yǎng)液中，配制成5mg/mL的溶液；
[0093](2)分別取生長好的大腸桿菌或金黃色葡萄球菌溶液稀釋不同倍數(shù)測其600nm處的吸收值，調(diào)節(jié)吸收值=0.1后，待用；
[0094](3)取144yL配制好的5mg/mL的金團(tuán)簇-二氧化鈦-石墨烯細(xì)菌培養(yǎng)液加入156yL細(xì)菌培養(yǎng)液配制成2.4mg/mL的溶液，分別將其對倍稀釋得到濃度為1.2、0.6、0.3、0.15、0.75、
0.375mg/mL的溶液，各取50yL加入到96孔板，其中每孔重復(fù)三次。然后每孔分別加入10yL吸收值= 0.1的大腸桿菌或金黃色葡萄球菌溶液，置于太陽光模擬裝置下輻照20min后移入細(xì)菌培養(yǎng)搖床，37°C、150rpm培養(yǎng)。每隔Ih檢測細(xì)菌生長600nm處的吸收值，繪制生長曲線。
[0095]圖5為金團(tuán)簇-二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料抑制大腸桿菌生長作用的細(xì)菌生長曲線，從圖中可以看出，在不同濃度的復(fù)合材料作用下，大腸桿菌生長速率有所減慢，說明復(fù)合材料起到了抑制生長的作用，并且復(fù)合材料濃度越高，抑制生長效率越高。
[0096]圖6為金團(tuán)簇-二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料抑制金黃色葡萄球菌生長作用的細(xì)菌生長曲線，從圖中可以看出，在不同濃度的復(fù)合材料作用下，金黃色葡萄球菌生長速率有所減慢，說明復(fù)合材料起到了抑制生長的作用，并且復(fù)合材料濃度越高，抑制生長效率越高。
[0097]圖7為金團(tuán)簇-二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料抑制大腸桿菌生長作用的細(xì)菌存活率曲線，從圖中可以看出復(fù)合材料對大腸桿菌生長的抑制作用隨著濃度的增加而增加，其中最大抑制效果可大到77.39%。
[0098]圖8為金團(tuán)簇-二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料抑制金黃色葡萄球菌生長作用的細(xì)菌存活率曲線，從圖中可以看出復(fù)合材料對金黃色葡萄球菌生長的抑制作用隨著濃度的增加而增加，其中最大抑制效果可大到73.28%。
[0099]用實(shí)施例2、3、4、5制備的金團(tuán)簇-二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料用于抑制細(xì)菌生長，也可以取得很好的抑制效果，這里不再一一例舉。
[0100]顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可用于可見光高效殺菌的金簇-二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料，其特征在于，該復(fù)合材料首先通過靜電吸引的方式連接金簇和二氧化鈦納米粒子，然后利用石墨烯上的功能基團(tuán)使金簇和二氧化鈦復(fù)合物連接在石墨烯上，金簇、二氧化鈦和石墨烯的質(zhì)量比為(2.5-6.4)%:(78.6-92.5)%:(4.2-15)% ο2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可用于可見光高效殺菌的金簇-二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料，其特征在于，所述金簇、二氧化鈦和石墨烯的質(zhì)量比為6.4%: 86.6%: 7%。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可用于可見光高效殺菌的金簇-二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)稱取3_15mg石墨烯粉末加入到超純水和無水乙醇的混合溶液中，超聲分散，得到石墨烯分散液； (2)取10-50mL谷胱甘肽保護(hù)的金簇溶液，稱取0.1g二氧化鈦粉末室溫下攪拌;離心以上溶液獲得沉淀，用超純水清洗沉淀，重復(fù)3次后將沉淀烘干獲得金簇-二氧化鈦樣品； (3)將步驟(2)合成的金簇-二氧化鈦樣品加入到上述石墨烯分散液中，超聲、室溫?cái)嚢韬笥?00-150 °C下水熱反應(yīng)3h后，離心獲得沉淀，用超純水清洗沉淀，重復(fù)3次后將沉淀烘干獲得金簇-二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可用于可見光高效殺菌的金簇-二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述石墨稀通過下述方法制得: (1)稱取Ig石墨粉、0.5g硝酸鈉加入到250mL圓底燒瓶，然后加入25mL濃硫酸，攪拌使其混合均勻； (2)將上述反應(yīng)混合液置于冰浴，稱取3g高錳酸鉀，緩慢加入到混合液中； (3)將圓底燒瓶移至油浴，溫度設(shè)定為350C，攪拌2h; (4)加入46ml超純水，將溫度控制在98°C，攪拌15min; (5)加入140mL15%的雙氧水溶液，待溫度降到室溫后離心取沉淀用10%的鹽酸溶液清洗，重復(fù)5次后將沉淀分散在超純水中，冷凍干燥獲得石墨烯粉末。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可用于可見光高效殺菌的金簇-二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述谷胱甘肽保護(hù)的金簇溶液通過下述方法制得: (1)將75mL18.2ΜΩ的Mi 11 i_Q超純水加入到250ml圓底燒瓶中，然后加入4.125mL48.56mM氯金酸溶液，攪拌使其混合均勻； (2)稱取0.092g谷胱甘肽加入到上述反應(yīng)溶液中，攪拌20min后將反應(yīng)轉(zhuǎn)移到油浴，溫度設(shè)定為75 °C，攪拌回流24h停止反應(yīng)。6.用權(quán)利要求1或2所述的金簇-二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料抗菌的方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1、細(xì)菌培養(yǎng) (1)液體細(xì)菌培養(yǎng)液的配制:稱取1g胰蛋白胨、5g酵母粉、5g氯化鈉加入到IL超純水中，用5M的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值至7.2，放入高壓滅菌鍋中滅菌，取出備用； (2)固體細(xì)菌培養(yǎng)液的配制:稱取1g胰蛋白胨、5g酵母粉、5g氯化鈉、20g瓊脂加入到IL超純水中，用5M的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值至7.2，放入高壓滅菌鍋中滅菌，60 °C取出倒入培養(yǎng)品中，冷卻后備用； (3)取滅菌后的培養(yǎng)基加入抗生素，終濃度為20yg/mL，取凍存的細(xì)菌菌種15yL加入到20mL培養(yǎng)液中，37 °C搖床培養(yǎng)過夜，轉(zhuǎn)數(shù)為150rpm; 步驟2、稱取5mg金團(tuán)簇-二氧化鈦-石墨稀復(fù)合材料加入到ImL細(xì)菌培養(yǎng)液中，配制成5mg/mL的溶液； 步驟3、取生長好的細(xì)菌溶液稀釋不同倍數(shù)測其600nm處的吸收值，調(diào)節(jié)吸收值= 0.1后，待用； 步驟4、金團(tuán)簇-二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料抗菌檢測 取144yL配制好的5mg/mL的金團(tuán)簇-二氧化鈦-石墨烯細(xì)菌培養(yǎng)液加入156yL細(xì)菌培養(yǎng)液配制成2.4mg/mL的溶液，分別將其對倍稀釋得到濃度為1.2、0.6、0.3、0.15、0.75、0.375mg/mL的溶液，各取50yL加入到96孔板，其中每孔重復(fù)三次，然后每孔分別加入10yL吸收值= 0.1的細(xì)菌溶液，置于太陽光模擬裝置下輻照20min后移入細(xì)菌培養(yǎng)搖床，37°C、150rpm培養(yǎng)，每隔Ih檢測細(xì)菌生長600nm處的吸收值，繪制生長曲線。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的金簇-二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料抑制細(xì)菌生長的方法，其特征在于，步驟(4)用涂布平板法對金團(tuán)簇-二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料進(jìn)行抗菌檢測，具體步驟如下: 取160yL配制好的5mg/mL的金團(tuán)簇-二氧化鈦-石墨稀細(xì)菌培養(yǎng)液，加入到840yL吸收值=0.1的細(xì)菌溶液中；取840yL吸收值=0.1的細(xì)菌溶液加160yL細(xì)菌培養(yǎng)液作為對比；將上述加和不加金團(tuán)簇-二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料的細(xì)菌培養(yǎng)液在太陽光模擬裝置下輻照20min后移入細(xì)菌培養(yǎng)搖床，37°C、150rpm培養(yǎng)30min;將上述加和不加金團(tuán)簇-二氧化鈦-石墨烯復(fù)合材料的細(xì)菌培養(yǎng)液分別稀釋10000倍，取30yL加入到固體培養(yǎng)基中，涂布均勻后放入37°C、150rpm培養(yǎng)24h，拍照。
【文檔編號(hào)】A01P1/00GK106070321SQ201610464635
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月24日
【發(fā)明人】張海元, 程巖, 孫秀娟, 劉寧, 常赟, 馮艷林
【申請人】中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所