CN112680953A - 一种基于钙钛矿量子点的抗菌织物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于钙钛矿量子点的抗菌织物及其制备方法。棉织物多孔疏松的结构为细菌的滋生提供了有利的条件，同时细菌的滋生不仅破坏织物的强力，也会对人的身体健康产生不利的影响，因此关于高效抗菌型棉织物的研究备受关注。本发明使用二氧化硅改性钙钛矿量子点作为抗菌剂，通过浸渍法制得基于钙钛矿量子点的抗菌织物。本发明制备的抗菌织物对抗金黄色葡萄球菌的抑菌圈大小为Φ20.0mm‑35.0mm，对抗大肠杆菌的抑菌圈大小为Φ35.0mm‑45.0mm。
Description
技术领域
本发明属于光催化抗菌领域，具体涉及一种钙钛矿量子点的抗菌织物及其制备方法。
背景技术
织物多孔疏松的结构为细菌的滋生提供了有利的条件，同时细菌的滋生不仅破坏织物的强力，也会对人的身体健康产生不利的影响，因此关于高效抗菌型织物的研究备受关注。钙钛矿量子点作为一种新型半导体材料，具有高的量子产率、高的空穴电子迁移率、长载流子寿命、低能带带隙、易协调的发光等特性，在太阳能电池、光催化产氢、发光二极管等领域具有很广泛的应用前景。当外界的能量高于钙钛矿量子点的禁带能量时，位于钙钛矿量子点价带上的电子由于受到激发会发生跃迁至导带，产生光生空穴和光生电子，而光生空穴和电子会吸收空气中的氧气以及水分等产生具有强活性的过氧化物质，影响细菌耐以生存的环境，与细菌所需要的一些养分发生相互作用，降低细菌生长和繁殖所需要的营养物质的浓度，对细胞膜的通透性造成破坏，引起细菌的病变和死亡。相比于传统的光催化材料，钙钛矿量子点的禁带宽度相对较窄，可以更加高效地利用太阳光。因此在光催化抗菌领域具有广泛的应用前景。
在实际应用中，钙钛矿量子点遇水、空气等容易发生分解，影响其性能的发挥。本专利提出采用透明度高、稳定性好的二氧化硅水解交联，对钙钛矿量子点进行改性，由此提高其稳定性。改性后的钙钛矿量子点作用于环氧处理后的织物上，使二氧化硅上的羟基或者氨基和织物上的环氧发生键合，提高结合牢度，进而发挥其高效地抗菌性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于钙钛矿量子点的抗菌织物及其制备方法，利用透明度较高的二氧化硅对钙钛矿量子点进行改性，提高其耐光、水汽、氧气的稳定性，进而将其应用于环氧处理后的织物上，发挥光催化抗菌性能。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
使用二氧化硅改性钙钛矿量子点作为抗菌剂，通过浸渍法制得基于钙钛矿量子点的抗菌织物，具体制备方法包括如下步骤：
步骤一：钙钛矿量子点溶液的制备：
将0.3mol CsX、0.2mol BX3以及20—40μL油胺或辛胺类配体溶解在3mL二甲基亚砜中，调节磁力搅拌转速为10-80r/min，保持温度20-80℃，反应10-60min，形成前驱体溶液；采用抗溶剂法将所述前驱体溶液加入5mL甲苯和0.5mL油酸的混合溶液中，调节磁力搅拌转速为10-80r/min，保持温度20-80℃，反应10-60min，离心收集上清液，得到钙钛矿量子点溶液；
步骤二：改性钙钛矿量子点溶液的制备：
将10-1000μL硅源和0.1-2mL所述钙钛矿量子点溶液混合，调节磁力搅拌转速为10-80r/min，室温下反应2-16h，得到改性钙钛矿量子点溶液；
步骤三：基于钙钛矿量子点的抗菌织物的制备：
将织物浸渍于所述改性钙钛矿量子点溶液中，调节反应温度为30-80℃，反应0.5-3h；调节烘箱温度为30-80℃，干燥1-2h，得到基于钙钛矿量子点的抗菌织物。
步骤二中，所采用的硅源为正硅酸乙酯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、正硅酸甲酯中的一种或几种。
所述制备方法制得的二氧化硅改性钙钛矿量子点作为光催化抗菌材料，可用于制备抗菌织物。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果如下：
本发明首次利用钙钛矿量子点的光催化抗菌性能进行杀菌，制备方法简单，制得基于二氧化硅改性钙钛矿量子点的抗菌织物；所制得的抗菌织物抗菌性能优异，其对金黄色葡萄球菌的抑菌圈为Φ20.0mm-35.0mm，对大肠杆菌的抑菌圈为Φ35.0mm-45.0mm。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细的说明。这些实施例是用于说明本发明而不限定本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体实验环境做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
本发明涉及一种基于钙钛矿量子点的抗菌织物的制备方法，具体由以下步骤实现：
步骤一：钙钛矿量子点溶液的制备：
将0.3mol CsX、0.2mol BX3以及20—40μL油胺或辛胺类配体溶解在3mL二甲基亚砜中，调节磁力搅拌转速为10-80r/min，保持温度20-80℃，反应10-60min，形成前驱体溶液；采用抗溶剂法将所述前驱体溶液加入5mL甲苯和0.5mL油酸的混合溶液中，调节磁力搅拌转速为10-80r/min，保持温度20-80℃，反应10-60min，离心收集上清液，得到钙钛矿量子点溶液；
步骤二：改性钙钛矿量子点溶液的制备：
将10-1000μL硅源和0.1-2mL所述钙钛矿量子点溶液混合，调节磁力搅拌转速为10-80r/min，室温下反应2-16h，得到改性钙钛矿量子点溶液；
步骤三：基于钙钛矿量子点的抗菌织物的制备：
将织物浸渍于所述改性钙钛矿量子点溶液中，调节反应温度为30-80℃，反应0.5-3h；调节烘箱温度为30-80℃，干燥1-2h，得到基于钙钛矿量子点的抗菌织物。
步骤二中，所采用的硅源为正硅酸乙酯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、正硅酸甲酯中的一种或几种。
实施例1：
(1)钙钛矿量子点溶液的制备：
将0.3mol CsX、0.2mol BiX3以及20μL辛胺类配体溶解在3mL二甲基亚砜中，调节磁力搅拌转速为40r/min，保持50℃反应10min，形成澄清的前驱体溶液；采用抗溶剂法将所述前驱体溶液加入5mL甲苯和0.5mL油酸的混合溶液中，调节磁力搅拌转速为40r/min，保持80℃反应15min，离心收集上清液，得到钙钛矿量子点溶液；
(2)改性钙钛矿量子点溶液的制备：
将100μLγ-氨丙基三乙氧基硅烷和0.8mL所述钙钛矿量子点溶液混合，调节磁力搅拌转速为30r/min，室温下反应4h，即得到二氧化硅改性钙钛矿量子点溶液；
(3)改性钙钛矿量子点抗菌织物的制备：
将织物浸渍于二氧化硅改性钙钛矿量子点溶液中，调节反应温度为40℃反应1.5h，放置烘箱内，50℃干燥1.2h，得到改性钙钛矿量子点抗菌织物。
实施例2：
(1)钙钛矿量子点溶液的制备：
将0.3mol CsX、0.2mol BiX3以及35μL辛胺类配体溶解在3mL二甲基亚砜中，调节磁力搅拌转速为50r/min，保持50℃反应10min，形成澄清的前驱体溶液；采用抗溶剂法将所述前驱体溶液加入5mL甲苯和0.5mL油酸的混合溶液中，调节磁力搅拌转速为60r/min，保持60℃反应20min，离心收集上清液，得到钙钛矿量子点溶液；
(2)改性钙钛矿量子点溶液的制备：
将30μL正硅酸乙酯和1mL所述钙钛矿量子点溶液混合，调节磁力搅拌转速为60r/min，室温下反应12h，即得到二氧化硅改性钙钛矿量子点溶液；
(3)改性钙钛矿量子点抗菌织物的制备：
将织物浸渍于二氧化硅改性钙钛矿量子点溶液中，调节反应温度为50℃反应1.0h，放置烘箱内，50℃干燥1.0h，得到改性钙钛矿量子点抗菌织物。
实施例3：
(1)钙钛矿量子点溶液的制备：
将0.3mol CsX、0.2mol BiX3以及38μL辛胺类配体溶解在3mL二甲基亚砜中，调节磁力搅拌转速为50r/min，保持50℃反应10min，形成澄清的前驱体溶液；采用抗溶剂法将所述前驱体溶液加入5mL甲苯和0.5mL油酸的混合溶液中，调节磁力搅拌转速为60r/min，保持60℃反应20min，离心收集上清液，得到钙钛矿量子点溶液；
(2)改性钙钛矿量子点溶液的制备：
将600μL正硅酸乙酯和1.2mL所述钙钛矿量子点溶液混合，调节磁力搅拌转速为60r/min，室温下反应11h，即得到二氧化硅改性钙钛矿量子点溶液；
(3)改性钙钛矿量子点抗菌织物的制备：
将织物浸于二氧化硅改性钙钛矿量子点溶液中，调节反应温度为45℃反应3h，放置烘箱内，50℃干燥1.5h，得到改性钙钛矿量子点抗菌织物。
以上实施例仅用于对本发明的发明内容作进一步的详细描述，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于上述实施例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通的技术知识和常用手段，做出的各种替换和变更，均应包括在本发明应保护的范围内。
Claims (5)
1.一种基于钙钛矿量子点的抗菌织物，其特征在于：使用二氧化硅改性钙钛矿量子点作为抗菌剂，通过浸渍法制得所述基于钙钛矿量子点的抗菌织物。
2.一种基于钙钛矿量子点的抗菌织物的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：钙钛矿量子点溶液的制备：
将0.3mol CsX、0.2mol BX3以及20—40μL油胺或辛胺类配体溶解在3mL二甲基亚砜中，调节磁力搅拌转速为10-80r/min，保持温度20-80℃，反应10-60min，形成前驱体溶液；采用抗溶剂法将所述前驱体溶液加入5mL甲苯和0.5mL油酸的混合溶液中，调节磁力搅拌转速为10-80r/min，保持温度20-80℃，反应10-60min，离心收集上清液，得到钙钛矿量子点溶液；
步骤二：改性钙钛矿量子点溶液的制备：
将10-1000μL硅源和0.1-2mL所述钙钛矿量子点溶液混合，调节磁力搅拌转速为10-80r/min，室温下反应2-16h，得到改性钙钛矿量子点溶液；
步骤三：基于钙钛矿量子点的抗菌织物的制备：
将织物浸渍于所述改性钙钛矿量子点溶液中，调节反应温度为30-80℃，反应0.5-3h；调节烘箱温度为30-80℃，干燥1-2h，得到基于钙钛矿量子点的抗菌织物。
3.根据权利要求2所述的一种基于钙钛矿量子点的抗菌织物的制备方法，其特征在于：
步骤二中，所采用的硅源为正硅酸乙酯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、正硅酸甲酯中的一种或几种。
4.如权利要求2或3所述的一种基于钙钛矿量子点的抗菌织物的制备方法，制得光催化抗菌剂：二氧化硅改性钙钛矿量子点。
5.根据权利要求2至4中任意一项所述的一种基于钙钛矿量子点的抗菌织物的制备方法，其特征在于：二氧化硅改性钙钛矿量子点作为光催化抗菌材料，用于制备抗菌织物。
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