【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物质资源高值利用和抗菌材料开发领域，具体是一种利用生物质制备高效广谱抗菌炭材料的方法。
技术介绍
1、微生物的存在及传播对人类的健康和生活造成巨大的威胁。近年来，特别是疫情背景下，抗菌材料作为一种有杀菌或抑菌作用的一类新型功能材料广受关注，对其需求也不断增长，已被广泛用于医学、建筑、食品、农业、空气净化和水处理等各个领域。然而，面对人们对抗菌材料的巨大需求，生物质炭材料作为一种可再生来源的材料，其在抗菌功能的调控仍是一个巨大的挑战。
2、生物质炭(biochar，bc)是生物质在缺氧条件下不完全燃烧产生的含碳高聚物的统称。受制于传统炭化过程较为强烈的脱氧作用，生物质炭化过程会逐渐损失羧基和酚羟基等具有抗菌活性的官能团，难以实现生物质炭直接具备高效的抗菌功能。
3、目前，生物质炭主要采用高温热解和水热炭化等方式来制备，这些炭化过程具有强烈的脱氧作用。例如，550℃条件下制备的竹炭的羧基和酚羟基含量分别为0.13和0.11mmol/g，350℃条件下制备的花生壳炭的酚羟基含量也仅为0.17mmol/g，低于生物质原料中的羧基和酚羟基含量。已有大量的研究表明，羧基和酚羟基等含氧官能团具有抗菌作用，因此，传统的炭化方式难以使生物质炭直接具备高效抗菌功能所需的结构。其次，虽然现在已报道了一些生物质炭材料的抗菌应用，但在这些报道中生物质炭主要用作抗菌剂的载体，依靠外源抗菌剂的引入来实现抗菌功能，如负载银/铜纳米颗粒的滨藜生物质炭，负载锌/钴纳米晶体的食用菌残渣衍生炭，负载镍铁层状双氢氧化物的磁性生物质
4、因此，目前亟需一种具有较好抑菌效果，制备方法简单的广谱抗菌炭材料。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用生物质制备高效广谱抗菌炭材料的制备方法，以制备得到具有较好的抑菌效果的广谱抗菌炭材料。
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
3、提供一种抗菌炭材料的制备方法，包括以下步骤：
4、s1：将氯化胆碱和酸性氢键供体混合，加热搅拌至溶液澄清，得到低共熔溶剂；
5、s2：将所述低共熔溶剂和生物质原料混合，于高温下反应；
6、s3：将步骤s2所得物料过滤，将过滤得到的固体产物洗涤，即得。
7、进一步的，所述胆碱化合物包括氯化胆碱和甜菜碱的至少一种。
8、进一步的，所述酸性氢键供体包括柠檬酸、草酸和乙酸中的至少一种。
9、进一步的，步骤s1中，所述胆碱化合物和所述酸性氢键供体的摩尔比为1:0.1-10
10、优选的，所述氯化胆碱和所述酸性氢键供体的摩尔比为1:1。
11、进一步的，步骤s1中，所述加热搅拌的温度为60℃以上。
12、优选的，所述加热搅拌的温度为80℃。
13、进一步的，步骤s2中，所述生物质原料为木质纤维生物质。
14、进一步的，所述木质纤维生物质包括秸秆、木屑等原生生物质和葡萄糖、纤维素、木质素等生物质分离和分解的产物中的至少一种。
15、进一步的，步骤s2中，所述生物质原料和所述低共熔溶剂的固液比为1:1-30。
16、优选的，述生物质原料和所述低共熔溶剂的固液比为1:10.
17、进一步的，步骤s2中，所述高温为100-300℃。
18、优选的，所述高温为180℃。
19、进一步的，步骤s2中，所述高温下反应的反应时间为0.5-30h。
20、优选的，所述反应时间为3h。
21、本专利技术还提供一种由上述制备方法制得的抗菌炭材料，以及所述抗菌炭材料在抑菌领域的应用。
22、值得注意的是，在本专利技术中，在低温条件下制得的生物质炭中，一些官能团，比如羧基、酚羟基的含量较高，具有一定的抑菌性，同时由于添加了含氯化胆碱的des，使得在生物质炭形成过程中接枝了一部分季铵，进一步提高了抑菌作用。在光照或非光照条件下，通过表面官能团或者持久性自由基产生电子形成自由基(·o2-、·oh、1o2)在这两种情况下产生的活性物质都可以通过使蛋白质失活、引起脂质过氧化和破坏核酸来引起细菌抑制或杀伤。
23、本专利技术的有益效果是：
24、1)本专利技术方法直接以最低值的秸秆和木屑等木质纤维生物质为原料，无需对木质纤维生物质进行组分分离，可实现大宗低值木质纤维生物质的高值利用。
25、2)本专利技术方法工艺较简单、条件较温和、产品得率较高，且所使用的酸性低共熔溶剂可循环使用。
26、3)本专利技术方法制得的生物质炭材料通过自身特殊的表面官能团实现高效抗菌，而非通过引入高成本的外源抗菌剂来实现抗菌功能。
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1.一种抗菌炭材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述胆碱化合物包括氯化胆碱和甜菜碱中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述酸性氢键供体包括柠檬酸、草酸和乙酸中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述胆碱化合物和所述酸性氢键供体的摩尔比为1:0.1-10。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述加热搅拌的温度为60℃以上。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述生物质原料为原生生物质以及生物质分离分解产物中的至少一种。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述原生生物质包括秸秆和木屑中的至少一种；
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述生物质原料和所述低共熔溶剂的固液比为1:1-30。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述高温为100-300℃；
10.
...【技术特征摘要】
1.一种抗菌炭材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述胆碱化合物包括氯化胆碱和甜菜碱中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述酸性氢键供体包括柠檬酸、草酸和乙酸中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤s1中，所述胆碱化合物和所述酸性氢键供体的摩尔比为1:0.1-10。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤s1中，所述加热搅拌的温度为60℃以上。
【专利技术属性】
技术研发人员：代立春，沈一燚，周海琴，
申请(专利权)人：农业农村部成都沼气科学研究所，
类型：发明
国别省市：
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