一种掺杂金属镍离子的纳米氧化锌的制备方法与流程

本发明涉及降解剂和抑菌类生长技术领域，特别涉及一种掺杂金属镍离子的纳米氧化锌的制备方法。

背景技术：

纳米氧化锌具有较高的比表面积，较好的生物相容性和较强的生物活性，在降解有机染料和抑菌金黄色葡萄球菌上表现出优异的性能；同时与有机抑菌剂相比，纳米氧化锌的耐热性和稳定性好、降解有机染料效率高，抑菌时效长。

纳米氧化锌在降解有机染料和抑菌金黄色葡萄球菌的研究和实践过程中，本发明的发明人发现：将金属镍离子掺杂进纳米氧化锌晶格中替代部分的锌离子，能够影响其晶体结构，提高纳米氧化锌的性能。本发明旨在获得一种具有高效光催化降解有机染料和抑菌活性的掺杂金属镍离子的纳米氧化锌的制备方法。

技术实现要素：

本发明提供一种掺杂金属镍离子的纳米氧化锌的制备方法，所制备出的一种掺杂金属镍离子的纳米氧化锌具有降解有机染料和抑菌金黄色葡萄球菌的的制备方法。

采用的技术方案

本发明一种掺杂金属镍离子的纳米氧化锌的制备方法，包括如下步骤：

将10.56g~9.68g二水乙酸锌和0.1592g~1.6979g四水乙酸镍，放入250mL的三口瓶中，加入70mL的分析乙二醇作为溶剂，1.2g 浓度为0.058mol/L的柠檬酸三钠作为分散剂，上述溶液在180℃下反应4h，整个反应过程始终在磁力搅拌，氮气保护下进行，得到的沉淀物用无水乙醇洗涤三次，每次5min，用分析丙酮洗涤一次，每次5min，再用去离子水洗涤三次，每次5min，确保产物为纯的一种掺杂金属镍离子的纳米氧化锌，产物在80℃的真空干燥箱中烘干8h。

光催化降解有机染料的实验方法如下：

将制成的一种掺杂金属镍离子的纳米氧化锌50mg加入到100mL浓度为50mg/L的甲基橙溶液中，避光磁力搅拌15min，超声分散15min，测定其初始吸光度数值。然后将上述溶液放入到125W的紫外光灯源下，每隔10min取样一次，根据需要确定取样次数，取样后立即进行离心分离，取上层清液3mL，测定其吸光度数值。光催化甲基橙的降解率采用如下公式计算

，

公式中RE为降解率，A₀和A_t分别为甲基橙溶液的初始吸光度和反应时间为t 时的吸光度。

抑菌实验方法如下：

预先培植金黄色葡萄球菌16h，将浓度为1.0×10⁶cfu/mL的菌液25µL均匀涂布于固体培养基，将已灭菌的滤片置于培养皿中，取0.2mL浓度为0.5mg/mL的一种掺杂金属镍离子的纳米氧化锌溶液滴于滤片上，将培养基放置在培养箱中24h, 测量抑菌圈直径。

所制备的纳米粉的性能测试结果为：在紫外灯照射50min时，对甲基橙染料达到最大降解率为82%~91%，对金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径为7.2mm~19.6mm。

二水乙酸锌、乙二醇、柠檬酸三钠、无水乙醇、丙酮、四水乙酸镍均为市购产品。

优点

1、氧化锌纳米粉和将制成的一种掺杂金属镍离子的纳米氧化锌在相同的实验条件下其结果如下：

纳米氧化锌，对有机染料甲基橙的降解率为20%~62%，对金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径为5.2mm。

10.56g~9.68g二水乙酸锌和0.1592g~1.6979g四水乙酸镍制成的一种掺杂金属镍离子的纳米氧化锌，对有机染料甲基橙的降解率为82%~91%，对金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径为7.2mm~19.6mm。

2．由于金属镍离子掺杂进纳米氧化锌晶格中，替代部分的锌离子，影响其晶体结构，导致纳米氧化锌的晶粒尺寸减小，微应力增大，晶格常数增大，从而使本发明产品降解有机染料甲基橙效率高，抑制金黄色葡萄球菌效果好。

3. 本发明产品属于无机抑菌剂，耐热性和稳定性高，与生物相容性好。

附图说明

图1为纳米Ni_xZn_1-xO（x=0, 0.04, 0.08和0.12）的XRD谱图；

图2为纳米Ni_xZn_1-xO（x=0, 0.04, 0.08和0.12）粒子的平均粒径分布图；

图3为纳米Ni_xZn_1-xO（x=0, 0.04, 0.08和0.12）的抑菌圈直径分布图；

图4为纳米Ni_xZn_1-xO粉体对甲基橙的降解率曲线a-x=0, b-x=0.04, c-x=0.08和d-x=0.12图。

具体实施方式

实施例1

本发明一种掺杂金属镍离子的纳米氧化锌的制备方法，包括如下步骤：

取10.56g二水乙酸锌和0.1592g四水乙酸镍，放入250mL的三口瓶中，加入70mL的分析乙二醇作为溶剂，1.2g 浓度为0.058mol/L的柠檬酸三钠作为分散剂，上述溶液在180℃下反应4h，整个反应过程始终在磁力搅拌，氮气保护下进行，得到的沉淀物用无水乙醇洗涤三次，每次5min，用分析丙酮洗涤一次，每次5min，再用去离子水洗涤三次，每次5min，确保产物为纯的一种掺杂金属镍离子的纳米氧化锌，产物在80℃的真空干燥箱中烘干8h；

光催化降解有机染料的实验方法如下：

将制成的一种掺杂金属镍离子的纳米氧化锌50mg加入到100mL浓度为50mg/L的甲基橙溶液中，避光磁力搅拌15min，超声分散15min，测定其初始吸光度数值；然后将上述溶液放入到125W的紫外光灯源下，每隔10min取样一次，根据需要确定取样次数，取样后立即进行离心分离，取上层清液3mL，测定其吸光度数值；光催化甲基橙的降解率采用如下公式计算

，

公式中RE为降解率，A₀和A_t分别为甲基橙溶液的初始吸光度和反应时间为t 时的吸光度；

抑菌实验方法如下：

预先培植金黄色葡萄球菌16h，将浓度为1.0×10⁶cfu/mL的菌液25µL均匀涂布于固体培养基，将已灭菌的滤片置于培养皿中，取0.2mL浓度为0.5mg/mL的一种掺杂金属镍离子的纳米氧化锌溶液滴于滤片上，将培养基放置在培养箱中24h, 测量抑菌圈直径；

所制备的纳米粉的性能测试结果为：在紫外灯照射50min时，对甲基橙染料达到最大降解率为82%，对金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径为7.2mm。

实施例2

本发明一种掺杂金属镍离子的纳米氧化锌的制备方法，包括如下步骤：

取10.12g二水乙酸锌和1.084g四水乙酸镍，放入250mL的三口瓶中，加入70mL的分析乙二醇作为溶剂，1.2g 浓度为0.058mol/L的柠檬酸三钠作为分散剂，上述溶液在180℃下反应4h，整个反应过程始终在磁力搅拌，氮气保护下进行，得到的沉淀物用无水乙醇洗涤三次，每次5min，用分析丙酮洗涤一次，每次5min，再用去离子水洗涤三次，每次5min，确保产物为纯的一种掺杂金属镍离子的纳米氧化锌，产物在80℃的真空干燥箱中烘干8h；

光催化降解有机染料的实验方法如下：

将制成的一种掺杂金属镍离子的纳米氧化锌50mg加入到100mL浓度为50mg/L的甲基橙溶液中，避光磁力搅拌15min，超声分散15min，测定其初始吸光度数值；然后将上述溶液放入到125W的紫外光灯源下，每隔10min取样一次，根据需要确定取样次数，取样后立即进行离心分离，取上层清液3mL，测定其吸光度数值；光催化甲基橙的降解率采用如下公式计算

，

公式中RE为降解率，A₀和A_t分别为甲基橙溶液的初始吸光度和反应时间为t 时的吸光度；

抑菌实验方法如下：

预先培植金黄色葡萄球菌16h，将浓度为1.0×10⁶cfu/mL的菌液25µL均匀涂布于固体培养基，将已灭菌的滤片置于培养皿中，取0.2mL浓度为0.5mg/mL的一种掺杂金属镍离子的纳米氧化锌溶液滴于滤片上，将培养基放置在培养箱中24h, 测量抑菌圈直径；

所制备的纳米粉的性能测试结果为：在紫外灯照射50min时，对甲基橙染料达到最大降解率为88%，对金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径为14.5mm。

实施例3

本发明一种掺杂金属镍离子的纳米氧化锌的制备方法，包括如下步骤：

取9.68g二水乙酸锌和1.6797g四水乙酸镍，放入250mL的三口瓶中，加入70mL的分析乙二醇作为溶剂，1.2g 浓度为0.058mol/L的柠檬酸三钠作为分散剂，上述溶液在180℃下反应4h，整个反应过程始终在磁力搅拌，氮气保护下进行，得到的沉淀物用无水乙醇洗涤三次，每次5min，用分析丙酮洗涤一次，每次5min，再用去离子水洗涤三次，每次5min，确保产物为纯的一种掺杂金属镍离子的纳米氧化锌，产物在80℃的真空干燥箱中烘干8h；

光催化降解有机染料的实验方法如下：

将制成的一种掺杂金属镍离子的纳米氧化锌50mg加入到100mL浓度为50mg/L的甲基橙溶液中，避光磁力搅拌15min，超声分散15min，测定其初始吸光度数值；然后将上述溶液放入到125W的紫外光灯源下，每隔10min取样一次，根据需要确定取样次数，取样后立即进行离心分离，取上层清液3mL，测定其吸光度数值；光催化甲基橙的降解率采用如下公式计算

，

公式中RE为降解率，A₀和A_t分别为甲基橙溶液的初始吸光度和反应时间为t 时的吸光度；

抑菌实验方法如下：

预先培植金黄色葡萄球菌16h，将浓度为1.0×10⁶cfu/mL的菌液25µL均匀涂布于固体培养基，将已灭菌的滤片置于培养皿中，取0.2mL浓度为0.5mg/mL的一种掺杂金属镍离子的纳米氧化锌溶液滴于滤片上，将培养基放置在培养箱中24h, 测量抑菌圈直径；

所制备的纳米粉的性能测试结果为：在紫外灯照射50min时，对甲基橙染料达到最大降解率为91%，对金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径为19.6mm。

工作原理

金属镍离子掺杂进纳米氧化锌晶格中替代部分的锌离子，能够影响其晶体结构，提高纳米氧化锌的性能。本发明旨在获得一种具有高效光催化降解有机染料和抑菌活性的掺杂金属镍离子的纳米氧化锌的制备方法。

光催化降解有机染料的实验方法如下：

将制成的一种掺杂金属镍离子的纳米氧化锌50mg加入到100mL浓度为50mg/L的甲基橙溶液中，避光磁力搅拌15min，超声分散15min，测定其初始吸光度数值。然后将上述溶液放入到125W的紫外光灯源下，每隔10min取样一次，取样后立即进行离心分离，取上层清液3mL，测定其吸光度数值。光催化甲基橙的降解率采用如下公式计算

，

公式中RE为降解率，A₀和A_t分别为甲基橙溶液的初始吸光度和反应时间为t 时的吸光度。

抑菌实验方法如下：

预先培植金黄色葡萄球菌16h，将浓度为1.0×10⁶cfu/mL的菌液25µL均匀涂布于固体培养基，将已灭菌的滤片置于培养皿中，取0.2mL浓度为0.5mg/mL的一种掺杂金属镍离子的纳米氧化锌溶液滴于滤片上，将培养基放置在培养箱中24h, 测量抑菌圈直径。