本發(fā)明涉及降解劑和抑菌類生長技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種摻雜金屬鎳離子的納米氧化鋅的制備方法。

背景技術(shù)：

納米氧化鋅具有較高的比表面積，較好的生物相容性和較強(qiáng)的生物活性，在降解有機(jī)染料和抑菌金黃色葡萄球菌上表現(xiàn)出優(yōu)異的性能；同時(shí)與有機(jī)抑菌劑相比，納米氧化鋅的耐熱性和穩(wěn)定性好、降解有機(jī)染料效率高，抑菌時(shí)效長。

納米氧化鋅在降解有機(jī)染料和抑菌金黃色葡萄球菌的研究和實(shí)踐過程中，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)：將金屬鎳離子摻雜進(jìn)納米氧化鋅晶格中替代部分的鋅離子，能夠影響其晶體結(jié)構(gòu)，提高納米氧化鋅的性能。本發(fā)明旨在獲得一種具有高效光催化降解有機(jī)染料和抑菌活性的摻雜金屬鎳離子的納米氧化鋅的制備方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種摻雜金屬鎳離子的納米氧化鋅的制備方法，所制備出的一種摻雜金屬鎳離子的納米氧化鋅具有降解有機(jī)染料和抑菌金黃色葡萄球菌的的制備方法。

采用的技術(shù)方案

本發(fā)明一種摻雜金屬鎳離子的納米氧化鋅的制備方法，包括如下步驟：

將10.56g~9.68g二水乙酸鋅和0.1592g~1.6979g四水乙酸鎳，放入250mL的三口瓶中，加入70mL的分析乙二醇作為溶劑，1.2g 濃度為0.058mol/L的檸檬酸三鈉作為分散劑，上述溶液在180℃下反應(yīng)4h，整個(gè)反應(yīng)過程始終在磁力攪拌，氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行，得到的沉淀物用無水乙醇洗滌三次，每次5min，用分析丙酮洗滌一次，每次5min，再用去離子水洗滌三次，每次5min，確保產(chǎn)物為純的一種摻雜金屬鎳離子的納米氧化鋅，產(chǎn)物在80℃的真空干燥箱中烘干8h。

光催化降解有機(jī)染料的實(shí)驗(yàn)方法如下：

將制成的一種摻雜金屬鎳離子的納米氧化鋅50mg加入到100mL濃度為50mg/L的甲基橙溶液中，避光磁力攪拌15min，超聲分散15min，測定其初始吸光度數(shù)值。然后將上述溶液放入到125W的紫外光燈源下，每隔10min取樣一次，根據(jù)需要確定取樣次數(shù)，取樣后立即進(jìn)行離心分離，取上層清液3mL，測定其吸光度數(shù)值。光催化甲基橙的降解率采用如下公式計(jì)算

，

公式中RE為降解率，A₀和A_t分別為甲基橙溶液的初始吸光度和反應(yīng)時(shí)間為t 時(shí)的吸光度。

抑菌實(shí)驗(yàn)方法如下：

預(yù)先培植金黃色葡萄球菌16h，將濃度為1.0×10⁶cfu/mL的菌液25μL均勻涂布于固體培養(yǎng)基，將已滅菌的濾片置于培養(yǎng)皿中，取0.2mL濃度為0.5mg/mL的一種摻雜金屬鎳離子的納米氧化鋅溶液滴于濾片上，將培養(yǎng)基放置在培養(yǎng)箱中24h, 測量抑菌圈直徑。

所制備的納米粉的性能測試結(jié)果為：在紫外燈照射50min時(shí)，對甲基橙染料達(dá)到最大降解率為82%~91%，對金黃色葡萄球菌的抑菌圈直徑為7.2mm~19.6mm。

二水乙酸鋅、乙二醇、檸檬酸三鈉、無水乙醇、丙酮、四水乙酸鎳均為市購產(chǎn)品。

優(yōu)點(diǎn)

1、氧化鋅納米粉和將制成的一種摻雜金屬鎳離子的納米氧化鋅在相同的實(shí)驗(yàn)條件下其結(jié)果如下：

納米氧化鋅，對有機(jī)染料甲基橙的降解率為20%~62%，對金黃色葡萄球菌的抑菌圈直徑為5.2mm。

10.56g~9.68g二水乙酸鋅和0.1592g~1.6979g四水乙酸鎳制成的一種摻雜金屬鎳離子的納米氧化鋅，對有機(jī)染料甲基橙的降解率為82%~91%，對金黃色葡萄球菌的抑菌圈直徑為7.2mm~19.6mm。

2．由于金屬鎳離子摻雜進(jìn)納米氧化鋅晶格中，替代部分的鋅離子，影響其晶體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致納米氧化鋅的晶粒尺寸減小，微應(yīng)力增大，晶格常數(shù)增大，從而使本發(fā)明產(chǎn)品降解有機(jī)染料甲基橙效率高，抑制金黃色葡萄球菌效果好。

3. 本發(fā)明產(chǎn)品屬于無機(jī)抑菌劑，耐熱性和穩(wěn)定性高，與生物相容性好。

附圖說明

圖1為納米Ni_xZn_1-xO（x=0, 0.04, 0.08和0.12）的XRD譜圖；

圖2為納米Ni_xZn_1-xO（x=0, 0.04, 0.08和0.12）粒子的平均粒徑分布圖；

圖3為納米Ni_xZn_1-xO（x=0, 0.04, 0.08和0.12）的抑菌圈直徑分布圖；

圖4為納米Ni_xZn_1-xO粉體對甲基橙的降解率曲線a-x=0, b-x=0.04, c-x=0.08和d-x=0.12圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

本發(fā)明一種摻雜金屬鎳離子的納米氧化鋅的制備方法，包括如下步驟：

取10.56g二水乙酸鋅和0.1592g四水乙酸鎳，放入250mL的三口瓶中，加入70mL的分析乙二醇作為溶劑，1.2g 濃度為0.058mol/L的檸檬酸三鈉作為分散劑，上述溶液在180℃下反應(yīng)4h，整個(gè)反應(yīng)過程始終在磁力攪拌，氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行，得到的沉淀物用無水乙醇洗滌三次，每次5min，用分析丙酮洗滌一次，每次5min，再用去離子水洗滌三次，每次5min，確保產(chǎn)物為純的一種摻雜金屬鎳離子的納米氧化鋅，產(chǎn)物在80℃的真空干燥箱中烘干8h；

光催化降解有機(jī)染料的實(shí)驗(yàn)方法如下：

將制成的一種摻雜金屬鎳離子的納米氧化鋅50mg加入到100mL濃度為50mg/L的甲基橙溶液中，避光磁力攪拌15min，超聲分散15min，測定其初始吸光度數(shù)值；然后將上述溶液放入到125W的紫外光燈源下，每隔10min取樣一次，根據(jù)需要確定取樣次數(shù)，取樣后立即進(jìn)行離心分離，取上層清液3mL，測定其吸光度數(shù)值；光催化甲基橙的降解率采用如下公式計(jì)算

，

公式中RE為降解率，A₀和A_t分別為甲基橙溶液的初始吸光度和反應(yīng)時(shí)間為t 時(shí)的吸光度；

抑菌實(shí)驗(yàn)方法如下：

預(yù)先培植金黃色葡萄球菌16h，將濃度為1.0×10⁶cfu/mL的菌液25μL均勻涂布于固體培養(yǎng)基，將已滅菌的濾片置于培養(yǎng)皿中，取0.2mL濃度為0.5mg/mL的一種摻雜金屬鎳離子的納米氧化鋅溶液滴于濾片上，將培養(yǎng)基放置在培養(yǎng)箱中24h, 測量抑菌圈直徑；

所制備的納米粉的性能測試結(jié)果為：在紫外燈照射50min時(shí)，對甲基橙染料達(dá)到最大降解率為82%，對金黃色葡萄球菌的抑菌圈直徑為7.2mm。

實(shí)施例2

本發(fā)明一種摻雜金屬鎳離子的納米氧化鋅的制備方法，包括如下步驟：

取10.12g二水乙酸鋅和1.084g四水乙酸鎳，放入250mL的三口瓶中，加入70mL的分析乙二醇作為溶劑，1.2g 濃度為0.058mol/L的檸檬酸三鈉作為分散劑，上述溶液在180℃下反應(yīng)4h，整個(gè)反應(yīng)過程始終在磁力攪拌，氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行，得到的沉淀物用無水乙醇洗滌三次，每次5min，用分析丙酮洗滌一次，每次5min，再用去離子水洗滌三次，每次5min，確保產(chǎn)物為純的一種摻雜金屬鎳離子的納米氧化鋅，產(chǎn)物在80℃的真空干燥箱中烘干8h；

光催化降解有機(jī)染料的實(shí)驗(yàn)方法如下：

將制成的一種摻雜金屬鎳離子的納米氧化鋅50mg加入到100mL濃度為50mg/L的甲基橙溶液中，避光磁力攪拌15min，超聲分散15min，測定其初始吸光度數(shù)值；然后將上述溶液放入到125W的紫外光燈源下，每隔10min取樣一次，根據(jù)需要確定取樣次數(shù)，取樣后立即進(jìn)行離心分離，取上層清液3mL，測定其吸光度數(shù)值；光催化甲基橙的降解率采用如下公式計(jì)算

，

公式中RE為降解率，A₀和A_t分別為甲基橙溶液的初始吸光度和反應(yīng)時(shí)間為t 時(shí)的吸光度；

抑菌實(shí)驗(yàn)方法如下：

預(yù)先培植金黃色葡萄球菌16h，將濃度為1.0×10⁶cfu/mL的菌液25μL均勻涂布于固體培養(yǎng)基，將已滅菌的濾片置于培養(yǎng)皿中，取0.2mL濃度為0.5mg/mL的一種摻雜金屬鎳離子的納米氧化鋅溶液滴于濾片上，將培養(yǎng)基放置在培養(yǎng)箱中24h, 測量抑菌圈直徑；

所制備的納米粉的性能測試結(jié)果為：在紫外燈照射50min時(shí)，對甲基橙染料達(dá)到最大降解率為88%，對金黃色葡萄球菌的抑菌圈直徑為14.5mm。

實(shí)施例3

本發(fā)明一種摻雜金屬鎳離子的納米氧化鋅的制備方法，包括如下步驟：

取9.68g二水乙酸鋅和1.6797g四水乙酸鎳，放入250mL的三口瓶中，加入70mL的分析乙二醇作為溶劑，1.2g 濃度為0.058mol/L的檸檬酸三鈉作為分散劑，上述溶液在180℃下反應(yīng)4h，整個(gè)反應(yīng)過程始終在磁力攪拌，氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行，得到的沉淀物用無水乙醇洗滌三次，每次5min，用分析丙酮洗滌一次，每次5min，再用去離子水洗滌三次，每次5min，確保產(chǎn)物為純的一種摻雜金屬鎳離子的納米氧化鋅，產(chǎn)物在80℃的真空干燥箱中烘干8h；

光催化降解有機(jī)染料的實(shí)驗(yàn)方法如下：

將制成的一種摻雜金屬鎳離子的納米氧化鋅50mg加入到100mL濃度為50mg/L的甲基橙溶液中，避光磁力攪拌15min，超聲分散15min，測定其初始吸光度數(shù)值；然后將上述溶液放入到125W的紫外光燈源下，每隔10min取樣一次，根據(jù)需要確定取樣次數(shù)，取樣后立即進(jìn)行離心分離，取上層清液3mL，測定其吸光度數(shù)值；光催化甲基橙的降解率采用如下公式計(jì)算

，

公式中RE為降解率，A₀和A_t分別為甲基橙溶液的初始吸光度和反應(yīng)時(shí)間為t 時(shí)的吸光度；

抑菌實(shí)驗(yàn)方法如下：

預(yù)先培植金黃色葡萄球菌16h，將濃度為1.0×10⁶cfu/mL的菌液25μL均勻涂布于固體培養(yǎng)基，將已滅菌的濾片置于培養(yǎng)皿中，取0.2mL濃度為0.5mg/mL的一種摻雜金屬鎳離子的納米氧化鋅溶液滴于濾片上，將培養(yǎng)基放置在培養(yǎng)箱中24h, 測量抑菌圈直徑；

所制備的納米粉的性能測試結(jié)果為：在紫外燈照射50min時(shí)，對甲基橙染料達(dá)到最大降解率為91%，對金黃色葡萄球菌的抑菌圈直徑為19.6mm。

工作原理

金屬鎳離子摻雜進(jìn)納米氧化鋅晶格中替代部分的鋅離子，能夠影響其晶體結(jié)構(gòu)，提高納米氧化鋅的性能。本發(fā)明旨在獲得一種具有高效光催化降解有機(jī)染料和抑菌活性的摻雜金屬鎳離子的納米氧化鋅的制備方法。

光催化降解有機(jī)染料的實(shí)驗(yàn)方法如下：

將制成的一種摻雜金屬鎳離子的納米氧化鋅50mg加入到100mL濃度為50mg/L的甲基橙溶液中，避光磁力攪拌15min，超聲分散15min，測定其初始吸光度數(shù)值。然后將上述溶液放入到125W的紫外光燈源下，每隔10min取樣一次，取樣后立即進(jìn)行離心分離，取上層清液3mL，測定其吸光度數(shù)值。光催化甲基橙的降解率采用如下公式計(jì)算

，

公式中RE為降解率，A₀和A_t分別為甲基橙溶液的初始吸光度和反應(yīng)時(shí)間為t 時(shí)的吸光度。

抑菌實(shí)驗(yàn)方法如下：

預(yù)先培植金黃色葡萄球菌16h，將濃度為1.0×10⁶cfu/mL的菌液25μL均勻涂布于固體培養(yǎng)基，將已滅菌的濾片置于培養(yǎng)皿中，取0.2mL濃度為0.5mg/mL的一種摻雜金屬鎳離子的納米氧化鋅溶液滴于濾片上，將培養(yǎng)基放置在培養(yǎng)箱中24h, 測量抑菌圈直徑。