一种Au/CeO2杀菌剂及其制备方法和应用与流程

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种au/ceo2纳米杀菌剂及其制备方法。

背景技术：

由病原菌引起的传染病是一个重要的公共卫生问题。随着抗生素和化学杀菌剂的滥用，耐药性细菌变得越来越普遍，这大大增加了医疗成本和死亡率。开发新的、有效的抗菌材料是控制病原菌生长的关键。纳米酶是一种纳米材料，它可以催化生物系统中天然酶催化的相同反应，在过去几年中，已经探索了各种各样的纳米材料，例如贵金属，金属氧化物和碳纳米材料，作为潜在的纳米酶。基于它们固有的模拟酶活性，纳米酶已经用于抗菌应用。au/ceo2作为纳米模拟酶具有氧化酶与过氧化物酶活性，产生活性氧从而进行杀菌。

技术实现要素：

为弥补现有技术的不足，本发明提供了一种au/ceo2杀菌剂及其制备方法。

本发明的发明构思是：通过在具有独特性质的固体材料作为载体上负载高度分散的au纳米粒子，载体用来稳定纳米金，提高复合材料的整体抑菌效果。本发明采用的载体是一种空心ceo2纳米材料，具有高的比表面积和生物相容性。而且其纳米腔可以实现金属纳米粒子au的有限生长，从而产生单分散的金属au纳米颗粒。

本发明具体采用如下技术方案，au/ceo2杀菌剂，au纳米粒子负载在ceo2空心纳米粒子表面上，所采用的ceo2形貌为空心球体，尺寸在50-100nm。

一种au/ceo2杀菌剂的制备方法，包括如下步骤：

s1.ceo2的合成

将ce(no3)3·6h2o和pvp溶于乙二醇中，再加入盐酸溶液，在室温下连续搅拌10min-12h后，将混合溶液转移到高压釜中，在85-200℃反应1-72h，之后将混合溶液离心，用乙醇洗涤三次，离心干燥得到灰白色粉末ceo2；其中ce(no3)3·6h2o的摩尔浓度为0.05-0.20mmol/l,ce(no3)3·6h2o与pvp摩尔比为1：(10-100)，盐酸与ce(no3)3·6h2o的摩尔比为1：(0.5-2)。

s2.au/ceo2的合成

取ceo2和haucl4·4h2o的混合溶液震荡反应10min，再加入nabh4，反应1-12h；乙醇洗涤三次，离心干燥得au/ceo2，其中ceo2与haucl4·4h2o、nabh4的摩尔比为100：(0.2-10)：(5-30)。

盐酸中的cl^-与ce(no3)3·6h2o中的no^3-的摩尔比对空心二氧化铈的形貌有一定的影响。如cl^-/no^3-摩尔比为1：3时，所得的ceo2为实体球；1：1时，ceo2为实体球和空心球；3：1时，ceo2为空心球。

优选的，盐酸与ce(no3)3·6h2o的摩尔比为1:1.15。

作为优选，ce(no3)3·6h2o的摩尔浓度为0.07mol/l,ce(no3)3·6h2o与pvp摩尔比为1：54，ceo2、haucl4·4h2o、nabh4摩尔比为100：1.7：17。

作为本发明一个优选的实施例，au/ceo2杀菌剂的制备方法如下：

s1.将0.1-100gce(no3)3·6h2o和0-100gpvp溶于10-500ml的乙二醇中，再加入1-100ml1m盐酸溶液，在室温下连续搅拌10min-12h后，将溶液转移到高压釜中，在85-200℃反应1-72h，之后将溶液离心，用乙醇洗涤三次，离心干燥得到灰白色粉末ceo2；

s2.取0.1-100gceo2、0.004-10ghaucl4·4h2o在甲醇中震荡反应10min，再加入3.84mg-100gnabh4，反应1-12h；用乙醇洗涤三次，离心干燥得au/ceo2。

本发明另一个目的是保护上述au/ceo2的应用，即在制备高效广谱的杀菌剂上的应用。特别是对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌针对性杀菌剂。

本发明同时请求保护一种复合杀菌剂，包括采用上述方法制备的au/ceo2纳米颗粒及杀菌剂中可接受的辅料。

本发明将au纳米粒子分散到ceo2空心纳米粒子上，利用纳米材料空心ceo2的多级孔结构限制au纳米粒子的长大和团聚，而且ceo2载体对au纳米粒子具有更好的稳定和分散作用，从而制备得到单分散的au纳米粒子，提高了ceo2的模拟酶的活性，作为一种氧化酶能够将o2转化为·o^-对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌表现出较好的杀菌效果，进一步获得高效的au/ceo2的复合杀菌剂。

与现有的技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明提供的au/ceo2纳米杀菌剂制备方法，合成条件温和，工艺方法简单，经济可行。

2、本发明提供的au/ceo2纳米杀菌剂中，au纳米粒子高度分散在ceo2上，提高了ceo2模拟酶的活性，有利于制备高效广谱的杀菌剂。

3、本发明提供的au/ceo2纳米杀菌剂颗粒小，粒径为50-100nm球形结构。

附图说明

图1纳米抑菌剂au/ceo2的制备流程图；

图2纳米抑菌剂au/ceo2的xrd图，其中，(a)模拟ceo2；(b)空心ceo2；(c)模拟au；(d)au/ceo2；

图3纳米抑菌剂au/ceo2的杀菌效果图，其中(a)、大肠杆菌，(b)、金黄色葡萄球菌；

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细介绍，但不限制本发明的保护范围。

实施例1采用盐酸一步溶热法制备au/ceo2纳米杀菌剂

s1.ceo2纳米粒子的合成

将5g六水合硝酸铈(ce(no3)3·6h2o)和2gpvp溶于150ml的乙二醇中，再加入10ml1m盐酸溶液。置于圆底烧瓶中连续搅拌30min后(室温，匀速)，将溶液转移到蒸压釜中，在160℃反应3h。之后将溶液离心，用乙醇洗涤三次，离心干燥得到灰白色粉末ceo2；

s2.au/ceo2的合成

取0.1gceo2空心纳米球分散于10ml甲醇中，置于圆底烧瓶中，加入4.18mg氯金酸，连续搅拌10min。将3.84mgnabh4逐量倒入圆底烧瓶，搅拌12h，离心取沉淀，乙醇洗涤三次，离心干燥得au/ceo2。

对实施例所得纳米抑菌剂进行xrd的测试，同时以模拟ceo2、空心ceo2、模拟au作为对照，测试结果如图2所示，曲线b、d与曲线a相比，都出现了ceo2的标准峰；而曲线d与曲线c相比并没有出现金的特征峰，其原因是au/ceo2中金纳米粒子量少且粒径较小，无法观测到金的特征峰。

实施例2

采用涂布平板法评价实施例1中制备的au/ceo2纳米杀菌剂对大肠杆菌(革兰氏阴性菌)与金黄色葡萄球菌(革兰氏阳性菌)的杀菌性能，测试结果如图3所示。

按照不同对照组的催化剂用量，分别将均匀分散的au/ceo2加入到pbs缓冲液中，之后加入浓度为10⁴cfu/ml的细菌悬浮液，处理2h后取50μl均匀涂布在琼脂平板上，随后在37℃培养12h，观察细菌菌落数量。从图3中可明显看出，au/ceo2无论是对革兰氏阳性菌还是革兰氏阴性菌均具有显著的杀菌效果，随着au/ceo2浓度的增加，细菌存活率越来越低。由此可知，au/ceo2具有广谱杀菌性。

以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造披露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。