本发明属于抗菌剂领域，尤其涉及一种具有红外辐射功能的纳米抗菌剂及其制备方法。
背景技术：
纳米粒子因其尺寸变小，而具有许多新的特性。例如：表面与界面效应、尺寸效应、量子尺寸效应等。当任何材料用高科技手段被细化到纳米量级时，该材料的物化性能就会发生巨大的变化，如：金属为导体，但纳米金属微粒在低温下的量子尺寸效应会导致绝缘性，纳米无机杀菌剂具有极强的杀菌能力等。
细菌、霉菌作为病原菌对人类和动植物有很大的危害，影响人们的健康，甚至危及生命。微生物还会引起各种工业材料、食品、化妆品、医药品等分解、变质、劣化、腐败，带来重大的经济损失。因此，具有杀菌和抗菌效应的材料越来越受到人们的关注，同时人们也研制开发出了一系列的抗菌材料。具有红外辐射功能的纳米抗菌剂就是研究的方向之一。
目前，红外辐射功能的纳米抗菌剂有Mg-Al-Si-Zr-稀土系(白色)和Mn-Fe-Co-Ni-Cu-Cr系(黑色)等，是一种光热转换功能材料。它从环境种吸收光和热后，以远红外辐射能量形式输出。常温下能发射出2～18微米波长的远红外线，能激活空气和水，产生羟基自由基和活性氧，从而杀死细菌，可添加到涂料、塑料、树脂等中起到抗菌作用。然而，红外辐射功能的纳米抗菌剂目前的研究依然不多，并且现有的红外辐射功能的纳米抗菌剂抗菌能力仍然有待进一步提高。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明的目的之一是提供一种具有红外辐射功能的纳米抗菌剂。本发明的抗菌剂具有较强的抗菌性能。
为达上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种具有红外辐射功能的纳米抗菌剂，按质量百分比含有如下原料：
沸石例如为42％、46％、52％、58％、66％、75％等。
纳米二氧化钛例如为12％、16％、22％、28％等。
纳米二氧化硅例如为12％、16％、22％、28％等。
纳米氧化铜例如为6％、8％、11％、14％、18％等。
纳米氧化铝例如为6％、8％、11％、14％、18％等。
本发明通过纳米二氧化钛和纳米二氧化硅、纳米氧化铜、纳米氧化铝的组合使用，使得抗菌剂的长效和速效抗菌效果均达到较好的效果。
作为优选，本发明的具有红外辐射功能的纳米抗菌剂，按质量百分比含有如下原料：
作为优选，沸石的粒径为100-300nm，例如为100-150nm、100-250nm、150-200nm等，优选为150-250nm。
作为优选，纳米二氧化钛的粒径为50-200nm，例如为70-150nm、100-200nm、150-200nm等，优选为50-100nm。
作为优选，纳米二氧化硅的粒径为50-200nm，例如为70-150nm、100-200nm、150-200nm等，优选为50-100nm。
作为优选，纳米氧化铜的粒径为50-200nm，例如为70-150nm、100-200nm、150-200nm等，优选为50-100nm。
作为优选，纳米氧化铝的粒径为50-200nm，例如为70-150nm、100-200nm、150-200nm等，优选为50-100nm。
作为优选，沸石的粒径大于纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米氧化铜或纳米氧化铝的粒径。
纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米氧化铜、纳米氧化铝的粒径可相同或不同。
上述纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米氧化铜、纳米氧化铝的粒径范围及其与沸石的粒径的关系使得抗菌剂的有效杀菌成分缓慢释放。
纳米二氧化钛可通过市售的方式得到，作为优选，纳米二氧化钛通过如下方法制备：将0.3-0.5M，例如为0.33M、0.39M、0.42M、0.48M等的钛酸四丁脂乙醇溶液置于反应釜中水热反应，反应结束后抽滤，洗涤，烘干，研磨后焙烧；炉冷后取出研磨即得到纳米二氧化钛。本发明的方法合成的纳米二氧化钛粒径均匀，表面积大，抗菌效果更好。
优选地，水热反应的温度为120-200℃，例如为125℃、136℃、145℃、155℃、170℃、185℃、196℃等，优选为150-180℃；水热反应的时间为5-24小时，例如为7小时、11小时、16小时、22小时等，优选为10-16小时。
优选地，烘干的温度为70-100℃，例如为75℃、80℃、86℃、91℃、99℃等。
优选地，焙烧的温度为500-700℃，例如为520℃、580℃、620℃、660℃、690℃等，优选为550-650℃；焙烧的时间为1小时以上，例如为3小时、7小时、10小时、14小时等，优选为3-6小时。
本发明的目的之一还在于提供一种本发明所述的纳米抗菌剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将纳米二氧化钛的乙醇溶胶与纳米二氧化硅的乙醇溶胶混合；
(2)向步骤(1)所得混合溶液中加入纳米氧化铜、纳米氧化铝和沸石，升温反应，即得所述的纳米抗菌剂。
作为优选，纳米二氧化钛的乙醇溶胶中纳米二氧化钛的质量浓度为10-25％，例如为12％、16％、19％、22％、24％等。
作为优选，纳米二氧化硅的乙醇溶胶中纳米二氧化硅的质量浓度为10-25％，例如为12％、16％、19％、22％、24％等。
作为优选，纳米二氧化钛的乙醇溶胶与纳米二氧化硅的的乙醇溶胶的体积比为1:0.1-2，例如为1:0.3、1:0.6、1:0.9、1:1.2、1:1.6、1:1.9等，优选为1:0.5-1。
作为优选，升温反应的温度为150-300℃，例如为156℃、165℃、170℃、190℃、205℃、226℃、240℃、260℃、280℃、291℃等，反应的时间为3-15h，例如为5小时、7小时、10小时、14小时等。
本发明的抗菌剂5h、72h的杀菌效果均可达到99.5％以上。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
实施例1
一种具有红外辐射功能的纳米抗菌剂，按质量百分比含有如下原料：
按本发明的方法制得纳米二氧化钛。
按照本发明的方法制备纳米抗菌剂。
实施例2
一种具有红外辐射功能的纳米抗菌剂，按质量百分比含有如下原料：
按本发明的方法制得纳米二氧化钛。
按照本发明的方法制备纳米抗菌剂。
实施例3
一种具有红外辐射功能的纳米抗菌剂，按质量百分比含有如下原料：
按本发明的方法制得纳米二氧化钛。
按照本发明的方法制备纳米抗菌剂。
实施例4
一种具有红外辐射功能的纳米抗菌剂，按质量百分比含有如下原料：
按本发明的方法制得纳米二氧化钛。
按照本发明的方法制备纳米抗菌剂。
对比例1
一种具有红外辐射功能的纳米抗菌剂，按质量百分比含有如下原料：
按本发明的方法制得纳米二氧化钛。
按照本发明的方法制备纳米抗菌剂。
对比例2
一种具有红外辐射功能的纳米抗菌剂，按质量百分比含有如下原料：
市售纳米二氧化钛。
按照本发明的方法制备纳米抗菌剂。
对比例3
一种具有红外辐射功能的纳米抗菌剂，按质量百分比含有如下原料：
按本发明的方法制得纳米二氧化钛。
按照本发明的方法制备纳米抗菌剂。
对比例4
一种具有红外辐射功能的纳米抗菌剂，按质量百分比含有如下原料：
按本发明的方法制得纳米二氧化钛。
按照本发明的方法制备纳米抗菌剂。
实施例1-4制得的抗菌剂，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、巨大芽孢杆菌、枯草杆菌(5小时、72小时)抗菌率为99.9％以上。
对比例1-2制得的抗菌剂，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、巨大芽孢杆菌、枯草杆菌(5小时、72小时)抗菌率为不足95％。
对比例3-4制得的抗菌剂，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、巨大芽孢杆菌、枯草杆菌(5小时、72小时)抗菌率为不足95％。
从实施例1-4与对比例1的比较可以看出，本发明采用特定纳米粒径的二氧化钛和二氧化硅取得的长效及速效效果明显优于不在本发明范围内粒径的二氧化钛和二氧化硅取得的效果。
从实施例1-4与对比例2的比较可以看出，采用本发明制备的二氧化钛制得的抗菌剂取得的效果较对比例2中采用市售的二氧化钛制得的抗菌剂的长效及速效性显著更好，说明本发明的抗菌剂释放缓慢。
从实施例1-4与对比例3-4的比较可以看出，只有采用本发明提供的所有原料的组合制备的二氧化钛制得的抗菌剂取得的效果较对比例3-4中采用本发明提供的原料中的一部分制得的抗菌剂的长效及速效性显著更好，说明本发明的各组分具有明显的协同效应。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。