壳聚糖-氧化锌纳米复合材料及其制备方法和应用

本发明涉及农业与材料交叉，特别是涉及纳米材料在农业中应用的，更为具体的说是涉及壳聚糖-氧化锌纳米复合材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、在农业生产和植物保护中，植物病害的防治一直是相关专业技术领域研究的重点和难点。譬如在小麦生产中，小麦茎基腐病(主要由假禾谷镰刀菌(fusariumpseudograminearum)、禾谷镰刀菌(fusarium graminearum)引起)、纹枯病(主要由腐生营养型病原真菌禾谷丝核菌(rhizoctonia cerealis)引起)等土传真菌病害是影响小麦产量和籽粒品质的重要原因。

2、纳米氧化锌作为一种纳米材料抗菌剂，目前已经被证明具有抑制或杀灭大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门菌属的作用。但是，纳米氧化锌的抗菌或杀菌作用方式目前尚无统一的定论，譬如，有研究表明其是通过游离锌离子的释放以影响细菌的代谢平衡从而达到杀菌目的，也有研究指出纳米氧化锌通过纳米粒子表面与菌体表面相互作用进而引起细菌表面损伤从而达到杀菌、灭菌目的，还有研究认为纳米氧化锌能够诱导产生ros，从而引起一系列的生物反应，使得细菌菌膜破损，发生溶菌作用等造成细菌灭亡。

3、但是，与其他纳米材料相同，纳米氧化锌分散性不好。现有技术中开发了不同的有机溶剂溶解体系，但是在农业领域，这些产品的纯化，以及有机溶剂残留都带来了一系列的问题和麻烦。

4、壳聚糖是一种天然高分子有机物，它是由葡萄糖经过去除一部分羟基后形成的聚合物。壳聚糖可以采用静电作用、共价交联等作用与其他物质形成多种类型的复合材料，因此，在复合材料制备中具有广泛应用。

5、由于这些复合材料的分子链结构、凝聚态结构、相态结构、稳定性等都与复合物制备过程具有极大地关联性，因此，不同的制备方法得到的复合材料在表面效应、量子尺寸以及物化性质上都具有差异，其作用也具有显著的差异性，这不仅体现在不同复合材料的应用领域不同，如生物医药、涂层材料、信息材料等领域，也体现在即使在同一应用领域，譬如抗菌领域，针对不同的菌种其结构需求也不同。

技术实现思路

1、本发明的发明目的在于提供一种能够有效抑制假禾谷镰孢菌和禾谷丝核菌的氧化锌纳米复合材料。

2、为了实现上述发明目的，本发明公开了一种壳聚糖-氧化锌纳米复合材料，所述纳米复合材料为壳聚糖包裹的纳米氧化锌颗粒，其按照以下方法制备而成：

3、s1：将壳聚糖溶解于醋酸溶液中，形成浓度为0.5％的壳聚糖醋酸溶液；

4、s2：过滤去除不溶性物质，取滤液；

5、s3：向滤液中加入浓度为15％的醋酸锌溶液；

6、s4：混匀；

7、s5：升温至70℃左右，逐滴加入氢氧化钠溶液，至溶液ph值为12以上；

8、s6：维持反应温度70℃左右，搅拌反应；

9、s7：离心，弃去上清液，收集白色沉淀物；

10、s8：清洗白色沉淀物，50℃左右烘干；

11、s9：研磨成粉末，得到壳聚糖-氧化锌纳米复合材料。

12、这里70℃左右是指70±2℃；这里50℃左右是指50±2℃。

13、优选地，其中壳聚糖与醋酸锌的加入量比例为，当壳聚糖加入量为0.5g时，醋酸锌的加入量为30ml。

14、优选地，所述步骤s1中，所用醋酸溶液的浓度为2％。

15、进一步优选地，步骤s5中氢氧化钠溶液的浓度为45％。

16、作为一种优选的技术方案，所述步骤s6中反应时间为4小时。

17、作为一种优选的技术方案，所述步骤s8中用超纯水清洗多次，以去除多余的naoh。

18、进一步地，在本发明中还公开了所述壳聚糖-氧化锌纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：

19、s1：将壳聚糖溶解于醋酸溶液中，形成浓度为0.5％的壳聚糖醋酸溶液；

20、s2：过滤去除不溶性物质，取滤液；

21、s3：向滤液中加入浓度为15％的醋酸锌溶液；

22、s4：混匀；

23、s5：升温至70℃左右，逐滴加入氢氧化钠溶液，至溶液ph值为12以上；这里70℃左右是指70±2℃；

24、s6：维持反应温度70℃左右，搅拌反应；这里70℃左右是指70±2℃；

25、s7：离心，弃去上清液，收集白色沉淀物；

26、s8：清洗白色沉淀物，50℃左右烘干；这里50℃左右是指50±2℃；

27、s9：研磨成粉末，得到壳聚糖-氧化锌纳米复合材料。

28、优选地，其中壳聚糖与醋酸锌的加入量比例为，当壳聚糖加入量为0.5g时，醋酸锌的加入量为30ml。

29、优选地，所述步骤s1中，所用醋酸溶液的浓度为2％。

30、进一步优选地，步骤s5中氢氧化钠溶液的浓度为45％。

31、作为一种优选的技术方案，所述步骤s6中反应时间为4小时。

32、作为一种优选的技术方案，所述步骤s8中用超纯水清洗多次，以去除多余的naoh。

33、另外，本发明还公开了上述的壳聚糖-氧化锌纳米复合材料在植物保护剂中作为抗菌剂的应用。

34、特别地，本发明还公开了上述的壳聚糖-氧化锌纳米复合材料在制备抗假禾谷镰孢菌的抗菌剂中的应用。

35、以及，本发明还公开了上述的壳聚糖-氧化锌纳米复合材料在制备抗禾谷丝核菌的抗菌剂中的应用。

36、采用本发明公开的制备方法得到的壳聚糖包裹的纳米氧化锌材料，颗粒粒径均一度高，直径为100nm，zeta电位为+24.2mv，整体形貌为分散的粒子状态，用于植物保护剂具有很好的溶解性和稳定性。经测定，本发明制备得到的壳聚糖-氧化锌纳米复合材料能够有效抑制假禾谷镰孢菌和禾谷丝核菌生长。同时，相较于单独的氧化锌纳米纳米，具有更优的抗菌效果。

技术特征：

1.壳聚糖-氧化锌纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的壳聚糖-氧化锌纳米复合材料的制备方法，其特征在于，其中壳聚糖与醋酸锌的加入量比例为，当壳聚糖加入量为0.5g时，醋酸锌的加入量为30ml。

3.根据权利要求1所述的壳聚糖-氧化锌纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，所用醋酸溶液的浓度为2％。

4.根据权利要求1所述的壳聚糖-氧化锌纳米复合材料的制备方法，其特征在于，步骤s5中氢氧化钠溶液的浓度为45％。

5.根据权利要求1所述的壳聚糖-氧化锌纳米复合材料的制备方法，其特征在于，述步骤s6中反应时间为4小时。

6.根据权利要求1所述的壳聚糖-氧化锌纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤s8中用超纯水清洗多次。

7.权利要求1至6中任意一项所述的壳聚糖-氧化锌纳米复合材料的制备方法制备得到的壳聚糖-氧化锌纳米复合材料。

8.权利要求7中所述的壳聚糖-氧化锌纳米复合材料在植物保护剂中作为抗菌剂的应用。

9.权利要求7中所述的壳聚糖-氧化锌纳米复合材料在制备抗假禾谷镰孢菌的抗菌剂中的应用。

10.权利要求7中所述的壳聚糖-氧化锌纳米复合材料在制备抗禾谷丝核菌的抗菌剂中的应用。

技术总结
本发明涉及农业与材料交叉技术领域，特别是涉及纳米材料在农业中应用的技术领域，更为具体的说是涉及壳聚糖‑氧化锌纳米复合材料及其制备方法和应用，采用本发明公开的制备方法得到的壳聚糖包裹的纳米氧化锌材料，颗粒粒径均一度高，直径为100nm，Zeta电位为+24.2mV，整体形貌为分散的粒子状态。经测定，本发明制备得到的壳聚糖‑氧化锌纳米复合材料能够有效抑制假禾谷镰孢菌和禾谷丝核菌生长。同时，相较于单独的氧化锌纳米颗粒，具有更优的抗菌效果。

技术研发人员：续绅,高岩,李伟,史高玲
受保护的技术使用者：江苏省农业科学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22