一种利用樟树叶绿色合成的纳米氧化锌及其制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种利用樟树叶绿色合成的纳米氧化锌及其制备方法和应用，利用樟树叶提取液作为还原剂还原醋酸锌的Zn2+离子，制得纳米氧化锌材料。具体制备方法为：首先分别依次将樟树叶提取液和醋酸锌溶液加入容器中，滴加氢氧化钠溶液调节pH值，樟树叶提取液中的有效成分将Zn2+离子还原氧化成氧化锌颗粒，再洗涤煅烧后得到纳米氧化锌材料。这种纳米材料能够有效地抑制链格孢菌的生长，且该发明采用绿色合成的方法，利用植物提取液作为原料制得纳米氧化锌材料，操作简单、环境友好、绿色经济、性能优良，在防治番茄采后真菌病害方面有优越的潜在应用价值。

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用樟树叶绿色合成的纳米氧化锌及其制备方法和应用，属于金属钠米材料制备和植物病害防治技术领域。

背景技术

植物病害是导致农作物生长发育受阻，产量和品质下降的重要原因。番茄早疫病是由链格孢菌引起的一种常见真菌病害，可使番茄产量下降10~30%，带来严重的经济损失。目前，我国在植物病害防控方面主要采用化学农药，然而长期使用导致病原菌产生抗药性，从而施用浓度和频率越来越高，甚至有些无良生产者使用一些违禁高毒高残留农药，产生一系列突出的环境问题，危害人类健康。因此，寻找新型、绿色、环保、高效的杀菌剂成为当前急需解决的问题。

纳米材料是一种新型功能材料，具有独特的表面效应、体积效应以及量子尺寸效应。目前，纳米材料被广泛应用于食品加工、化妆品、制药、纺织和环境修复等领域，且在抗菌方面逐渐表现出显著效果。其中纳米氧化锌因其具有广谱抗菌性、分散性好及抗药性小等优异性能而被广泛应用于各种领域。

纳米氧化锌无毒无味，具有良好的生物相容性。其合成方法,主要有溶胶凝胶法、均相沉淀法、有机金属合成法、喷雾热解法、热蒸发法、微波法、机械研磨法和机械化学合成法等。但是，这些传统方法对反应所需的仪器设备有较高的要求，并且在纳米材料的形貌调控能力方面有所限制，同时所使用的化学试剂具有毒性，会对环境造成危害。

发明内容

为克服现有技术中的不足，本发明提供一种利用樟树叶绿色合成的纳米氧化锌材料及其制备方法，按照本发明方法制备的纳米氧化锌材料结构稳定、绿色经济、方法简便、成本低、抑菌效果良好，在防治番茄采后真菌病害方面有优越的潜在应用价值。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种利用樟树叶绿色合成纳米氧化锌的制备方法，利用樟树叶提取液作为还原剂还原醋酸锌的Zn

优选地，具体包括：

将樟树叶提取液与醋酸锌溶液混合，调节pH值，并置于磁力搅拌器上，设置温度为60~80℃，加热搅拌2~2.5 h，制得纳米氧化锌悬浮液；

将制备的纳米氧化锌悬浮液离心后得淡黄色沉淀，将沉淀洗涤、干燥、煅烧、研磨后，得到绿色合成纳米氧化锌材料。

优选地，所述醋酸锌溶液与樟树叶提取液的体积比为5:2。

优选地，所述醋酸锌溶液的浓度为0.045g/mL，所述樟树叶提取液的浓度为0.05g/mL。

优选地，所述混合液的pH值范围为7~9。

优选地，所述樟树叶提取液的制备方法为：

摘取新鲜樟树叶片，用去离子水去除表面杂质，60℃干燥后，研磨成粉末；

称取樟树叶片粉末加入去离子水中，煮沸1 h，冷却至室温后，用滤纸过滤后得到樟树叶提取液，置于4℃冰箱储存备用。

优选地，所述干燥的樟树叶片粉末的重量与去离子水的体积的比例为5 %，单位为g/ mL。

优选地，所述干燥、煅烧的方法为：放入烘箱60~80℃条件下干燥，然后放入马弗炉400℃煅烧4 h 。

上述的制备方法制得的绿色合成纳米氧化锌。

上述的绿色合成纳米氧化锌在防治番茄采后真菌病害中的应用。

本发明的合成机理为：利用樟树叶中的黄酮类、生物碱类、酚类、萜类等生物分子将醋酸锌还原成为锌离子，在空气环境下搅拌，迅速被氧化成纳米氧化锌，在此过程中，纳米氧化锌与植物提取液中的活性成分结合，形成有机物-纳米氧化锌复合物；在高温条件下煅烧可以分解一些无法去除的樟树叶提取液中的有机组分。

本发明的有益效果在于：

1、本发明提供一种利用樟树叶绿色合成纳米氧化锌的制备方法，此方法生产成本及能耗低，所用原料为广泛分布的植物叶片，操作步骤简单，反应条件易控制。

2、本发明所用材料对环境友好，以植物叶片中的生物分子为还原剂，代替传统方法中化学还原剂的使用，避免了有毒有害化学品进入环境造成二次污染，具有环境安全性的特点。

3、本发明所制得的纳米氧化锌对链格孢菌的抑制效果显著，处理11 d后对链格孢菌的抑制效果高达67.22%，氧化锌无毒无害，具有生物安全性，可以将其应用于防治番茄采后真菌病害。

附图说明

图1为本发明所合成的一种利用樟树叶绿色合成纳米氧化锌材料SEM-EDS图；

图2为本发明所合成的一种利用樟树叶绿色合成纳米氧化锌材料的TEM图；

图3为本发明所合成的一种利用樟树叶绿色合成纳米氧化锌材料的XRD图；

图4为本发明所合成的一种利用樟树叶绿色合成纳米氧化锌材料的FI-IR图；

图5为本发明所合成的一种利用樟树叶绿色合成纳米氧化锌材料的UV-Vis图

图6为本发明实施例1绿色合成纳米氧化锌材料抑制链格孢菌菌丝生长图；

图7为本发明实施例2绿色合成纳米氧化锌材料抑制链格孢菌菌丝生长图；

图8为本发明实施例3绿色合成纳米氧化锌材料抑制链格孢菌菌丝生长图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

下述实施例中所用材料 ：

链格孢菌（

实施例1

（1）摘取新鲜樟树叶片，用去离子水去除表面杂质，60℃干燥后，研磨成粉末；

（2）称取5 g樟树叶片粉末加入100 mL去离子水中，煮沸1 h，冷却至室温后，用0.45 μm滤纸过滤得樟树叶提取液，置于4℃冰箱储存；

（3）称取4.5 g醋酸锌粉末，加入100 mL去离子水置于磁力搅拌器上微温搅拌溶解，制得醋酸锌溶液；

（4）将所述步骤（2）制得的樟树叶提取液与所述步骤（3）制得的醋酸锌溶液按照体积比为5:2混合，调节pH值为7，并置于磁力搅拌器上，设置温度为60℃，加热搅拌2 h，制得绿色合成纳米氧化锌悬浮液；

（5）将所述步骤（4）制备的绿色合成纳米氧化锌悬浮液，于6000r/min离心15 min，得到淡黄色沉淀，并用去离子水和无水乙醇交替洗涤数次，放入烘箱80℃条件下干燥，后放入马弗炉400℃煅烧4 h，研磨得到绿色合成纳米氧化锌材料。

将本实施例合成的纳米氧化锌用于抑制番茄链格孢菌的生长。配制纳米氧化锌含量为1 mg/mL、2 mg/mL、4 mg/mL、8 mg/mL和16 mg/mL的PDA培养基，以不含纳米氧化锌的PDA培养基作为对照。用内径为6.1 mm的圆形打孔器在培养5 d的链格孢菌落边缘位置切取菌饼，用接种针或消毒的镊子将菌饼反向移植到培养基上，菌饼放置于培养基中间，将培养皿置于25℃恒温培养箱内培养11 d，采用十字交叉法测定菌丝生长抑制率，菌丝生长抑制率/%=（对照菌落生长直径-处理菌落生长直径）/对照菌落生长直径×100 %。每组处理重复三次。

实施例2

（1）摘取新鲜樟树叶片，用去离子水去除表面杂质，60℃干燥后，研磨成粉末；

（2）称取5 g樟树叶片粉末加入100 mL去离子水中，煮沸1 h，冷却至室温后，用0.45 mm滤纸过滤得樟树叶提取液，置于4℃冰箱储存；

（3）称取4.5 g醋酸锌粉末，加入100 mL去离子水置于磁力搅拌器上微温搅拌溶解，制得醋酸锌溶液；

（4）将所述步骤（2）制得的樟树叶提取液与所述步骤（3）制得的醋酸锌溶液按照体积比为5:2混合，调节pH值为8，并置于磁力搅拌器上，设置温度为80℃，加热搅拌2 h，制得绿色合成纳米氧化锌悬浮液；

（5）将所述步骤（4）制备的绿色合成纳米氧化锌悬浮液，于6000r/min离心15 min，得到淡黄色沉淀，并用去离子水和无水乙醇交替洗涤数次，放入烘箱80℃条件下干燥，后放入马弗炉400℃煅烧4 h，研磨得到绿色合成纳米氧化锌材料。

将本实施例合成的纳米氧化锌用于抑制番茄链格孢菌的生长。配制纳米氧化锌含量为1 mg/mL、2 mg/mL、4 mg/mL、8 mg/mL和16 mg/mL的PDA培养基，以不含纳米氧化锌的PDA培养基作为对照。用内径为6.1 mm的圆形打孔器在培养5 d的链格孢菌落边缘位置切取菌饼，用接种针或消毒的镊子将菌饼反向移植到培养基上，菌饼放置于培养基中间，将培养皿置于25℃恒温培养箱内培养11 d，采用十字交叉法测定菌丝生长抑制率，菌丝生长抑制率/%=（对照菌落生长直径-处理菌落生长直径）/对照菌落生长直径×100 %。每组处理重复三次。

实施例3

（1）摘取新鲜樟树叶片，用去离子水去除表面杂质，60℃干燥后，研磨成粉末；

（2）称取5 g樟树叶片粉末加入100 mL去离子水中，煮沸1 h，冷却至室温后，用0.45 mm滤纸过滤得樟树叶提取液，置于4℃冰箱储存；

（3）称取4.5 g醋酸锌粉末，加入100 mL去离子水置于磁力搅拌器上微温搅拌溶解，制得醋酸锌溶液；

（4）将所述步骤（2）制得的樟树叶提取液与所述步骤（3）制得的醋酸锌溶液按照体积比为5:2混合，调节pH值为9，并置于磁力搅拌器上，设置温度为80℃，加热搅拌2 h，制得绿色合成纳米氧化锌悬浮液；

（5）将所述步骤（4）制备的绿色合成纳米氧化锌悬浮液，于6000r/min离心15 min，得到淡黄色沉淀，并用去离子水和无水乙醇交替洗涤数次，放入烘箱60℃条件下干燥，后放入马弗炉400℃煅烧4 h，研磨得到绿色合成纳米氧化锌材料。

将本实施例合成的纳米氧化锌用于抑制番茄链格孢菌的生长。配制纳米氧化锌含量为1 mg/mL、2 mg/mL、4 mg/mL、8 mg/mL和16 mg/mL的PDA培养基，以不含纳米氧化锌的PDA培养基作为对照。用内径为6.1 mm的圆形打孔器在培养5 d的链格孢菌落边缘位置切取菌饼，用接种针或消毒的镊子将菌饼反向移植到培养基上，菌饼放置于培养基中间，将培养皿置于25℃恒温培养箱内培养11 d，采用十字交叉法测定菌丝生长抑制率，菌丝生长抑制率/%=（对照菌落生长直径-处理菌落生长直径）/对照菌落生长直径×100 %。每组处理重复三次。

性能测试：

为了测试绿色合成的纳米氧化锌材料的化学性质，本发明通过扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、紫外可见分光光度计、傅里叶红外光谱仪等分析技术表征所得氧化锌颗粒的物相组成、微观形貌、尺寸及分散状态等；通过菌丝生长实验分析其抑菌效果。

参见图1，图1-a为纳米氧化锌的扫描电镜图。从图中可以看出，纳米氧化锌粒子均匀分布，团聚圆球形，粒径均在100 nm以下。图1-b和1-c为纳米氧化锌的EDS图，如图所示，纳米氧化锌由两种元素组成，O元素和Zn元素含量分布为29.73% 和70.27%。纳米氧化锌的O元素和Zn元素分布情况如图1-b和1-c所示，可以看出O元素和Zn元素均分布均匀，与扫描电镜图的结果相一致。

参见图2，图2是纳米氧化锌的透射电镜图。从图中可以看出，纳米氧化锌粒子是均匀的球形，并且粒径约在10~20 nm。

参见图3，图3是纳米氧化锌的XRD图。从图中可以看出，纳米氧化锌的衍射峰位于31.76°、34.40°、36.24°、47.52°、56.60°、62.86°、66.40°、67.92°、69.12°、72.52°、77.02°，这与JCPDS公布的氧化锌标准卡片(PDF No.36-1451)相匹配，表明纳米氧化锌为六方晶系纤锌矿结构，为晶体化合物。此外，除氧化锌的衍射峰外并没有发现其他杂质的特征峰，表明生成样品具有较高的纯度。

参见图4，图4为纳米氧化锌的红外光谱图，由图可以看出，3448 cm

参见图5，图5为纳米氧化锌的紫外光谱图，由图可以看出，在350~380 nm范围内的吸收峰为纳米氧化锌的特征吸收峰，通过计算得纳米氧化锌的带隙能值为3.37eV。

参见图6，图6为实施例1中合成的纳米氧化锌抑制链格孢菌菌丝生长图，如图所示，在28℃条件下，接种在对照和含纳米氧化锌PDA培养基上的链格孢菌都随培养时间的延长而不断生长。随着纳米氧化锌浓度的增加，其对链格孢菌菌丝生长的抑制作用增强，表现剂量效应。其中浓度为1 mg/mL纳米氧化锌对链格孢菌菌丝生长没有显著抑制作用（

参见图7，图7为实施例2中合成的纳米氧化锌抑制链格孢菌菌丝生长图，如图所示，在28℃条件下，接种在对照和含纳米氧化锌PDA培养基上的链格孢菌都随培养时间的延长而不断生长。随着纳米氧化锌浓度的增加，其对链格孢菌菌丝生长的抑制作用增强，表现剂量效应。当浓度增加为1 mg/mL时，链格孢菌菌丝生长受到显著抑制（

参见图8，图8为实施例3中合成的纳米氧化锌抑制链格孢菌菌丝生长图，如图所示，在28℃条件下，接种在对照和含纳米氧化锌PDA培养基上的链格孢菌都随培养时间的延长而不断生长。随着纳米氧化锌浓度的增加，其对链格孢菌菌丝生长的抑制作用增强，表现剂量效应。其中浓度为1 mg/mL纳米氧化锌对链格孢菌菌丝生长没有显著抑制作用（

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。