本文關(guān)鍵詞：氧化鋅晶須負(fù)載納米銅雜化材料的制備及其抗菌性能研究

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【摘要】：納米銅具有優(yōu)異的抗菌性能,但納米顆粒的分散性差和穩(wěn)定性差等問(wèn)題往往會(huì)影響其功能的發(fā)揮。在具有一定抗菌活性的四針狀氧化鋅晶須(T-ZnO)上負(fù)載納米Cu,使之均勻且穩(wěn)定地分散在T-ZnO表面上,有望獲得高效、長(zhǎng)效且廣譜的抗菌材料。本論文采用前驅(qū)體原位熱分解法,制備氧化鋅晶須負(fù)載納米銅雜化材料(n-Cu@T-ZnO),通過(guò)對(duì)反應(yīng)條件的控制,制備了不同顆粒尺寸的納米雜化材料,研究了雜化材料的抗菌活性及機(jī)理；在此基礎(chǔ)上,將優(yōu)選出的雜化材料添加到聚丙烯樹(shù)脂中制備得到抗菌塑料。本文的具體工作和主要研究結(jié)果包括：1.采用前驅(qū)體原位熱分解法制備n-Cu@T-ZnO雜化材料,首先通過(guò)化學(xué)沉淀法在T-ZnO表面原位合成酒石酸銅前驅(qū)體,使前驅(qū)體充分吸附在T-ZnO晶須上,然后在還原氣氛H2中高溫?zé)岱纸獾玫絥-Cu@T-ZnO雜化材料。通過(guò)對(duì)形貌和結(jié)構(gòu)表征發(fā)現(xiàn),上述過(guò)程并未改變T-ZnO的形貌和結(jié)構(gòu),通過(guò)調(diào)控反應(yīng)條件,可以得到不同尺寸(15-45nm)納米顆粒的n-Cu@T-ZnO雜化材料。納米雜化材料中Cu主要以納米單質(zhì)形式負(fù)載于T-ZnO表面,但納米Cu暴露在空氣中容易被氧化,形成CuO包覆層。2.通過(guò)最小抑菌濃度(MIC)檢測(cè)方法對(duì)n-Cu@T-ZnO雜化材料的抗菌性能進(jìn)行了評(píng)價(jià),結(jié)果表明,該方法制備的納米雜化材料對(duì)大腸桿菌(E.coli)和金黃色葡萄球菌(S.aureus)的抗菌活性相比于T-ZnO和納米Cu均有顯著提高,且其抗菌性能隨著Cu納米顆粒尺寸的減小而提高；當(dāng)納米顆粒尺寸為15 nm時(shí),其對(duì)E.coli和S.aureus的MIC值可分別低至400和600 mg/L。對(duì)n-Cu@T-ZnO雜化材料的抗菌動(dòng)力學(xué)研究結(jié)果表明,從細(xì)菌的對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期開(kāi)始,雜化材料表現(xiàn)出顯著的抑菌效果。3.進(jìn)一步結(jié)合n-Cu@T-ZnO雜化材料產(chǎn)生活性氧物種情況和溶出Cu2+情況的檢測(cè),對(duì)其抗菌機(jī)理進(jìn)行了深入地研究。相比于純T-ZnO和納米Cu, n-Cu@T-ZnO雜化材料的懸液中產(chǎn)生的活性氧物質(zhì)(OH, ·O2-, H2O2)和溶出的Cu2+均更多,表明n-Cu@T-ZnO優(yōu)異的抗菌性能來(lái)源于納米Cu和T-ZnO的協(xié)同作用,即雜化結(jié)構(gòu)同時(shí)促進(jìn)了納米顆粒中的Cu2+溶出和T-ZnO中活性氧物質(zhì)(·OH, ·O2-, H2O2)的產(chǎn)生。4.優(yōu)選納米顆粒尺寸為15 nm的n-Cu@T-ZnO雜化材料為抗菌劑,通過(guò)熔融共混法制備抗菌聚丙烯(PP)塑料。形貌觀察表明,n-Cu@T-ZnO抗菌劑均勻地分散在PP基體中。研究不同抗菌劑添加量的n-Cu@T-ZnO/PP復(fù)合材料的抗菌性能發(fā)現(xiàn),當(dāng)抗菌劑添加量為1.0wt%時(shí),n-Cu@T-ZnO/PP復(fù)合材料對(duì)大腸桿菌的抗菌率能夠達(dá)到99.98%。此外,n-Cu@T-ZnO/PP復(fù)合材料還表現(xiàn)出長(zhǎng)效抗菌的效果。
【關(guān)鍵詞】：氧化鋅晶須 納米銅 雜化材料 抗菌活性 復(fù)合材料
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB383.1;TQ131.21
【目錄】：

• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果5-7
• 摘要7-9
• ABSTRACT9-14
• 第1章 緒論14-23
• 1.1 引言14-15
• 1.2 銅系抗菌材料概述15-18
• 1.2.1 納米銅的抗菌性能15-16
• 1.2.2 銅氧化物的抗菌性能16-18
• 1.3 氧化鋅抗菌材料概述18-20
• 1.3.1 氧化鋅的抗菌性能18-19
• 1.3.2 氧化鋅的抗菌機(jī)理19-20
• 1.4 氧化鋅負(fù)載納米顆粒的抗菌性能20-21
• 1.5 本論文選題與主要研究?jī)?nèi)容21-23
• 第2章 氧化鋅晶須負(fù)載納米銅雜化材料的可控制備23-35
• 2.1 引言23
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分23-26
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)原料及設(shè)備23-24
• 2.2.2 氧化鋅晶須負(fù)載納米銅雜化材料的制備及表征24-26
• 2.3 結(jié)果與討論26-34
• 2.3.1 前驅(qū)體反應(yīng)物添加順序?qū)﹄s化材料形貌的影響26-27
• 2.3.2 分解時(shí)間對(duì)雜化材料形貌的影響27-28
• 2.3.3 分解溫度對(duì)雜化材料形貌的影響28-30
• 2.3.4 雜化材料的結(jié)構(gòu)及雜化形式分析30-34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 第3章 氧化鋅晶須負(fù)載納米銅雜化材料的抗菌性能及其機(jī)理研究35-51
• 3.1 引言35
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分35-39
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)原料及設(shè)備35-37
• 3.2.2 最小抑菌濃度檢測(cè)方法37
• 3.2.3 抗菌動(dòng)力學(xué)研究方法37-38
• 3.2.4 活性物種的檢測(cè)方法38-39
• 3.2.5 銅離子溶出量檢測(cè)39
• 3.3 結(jié)果與討論39-50
• 3.3.1 n-Cu@T-ZnO對(duì)大腸桿菌的抗菌性能39-41
• 3.3.2 n-Cu@T-ZnO對(duì)金黃色葡萄球菌的抗菌性能41-42
• 3.3.3 n-Cu@T-ZnO雜化材料抗菌動(dòng)力學(xué)研究42-43
• 3.3.4 活性氧物質(zhì)的檢測(cè)43-47
• 3.3.5 n-Cu@T-ZnO溶出銅離子的濃度及其抗菌效果47-49
• 3.3.6 抗菌機(jī)理探討49-50
• 3.4 本章小結(jié)50-51
• 第4章 氧化鋅負(fù)載納米銅與聚丙烯復(fù)合材料的制備及抗菌性能51-60
• 4.1 引言51
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分51-56
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)原料及設(shè)備51-52
• 4.2.2 復(fù)合材料的制備52-53
• 4.2.3 復(fù)合材料的表征53
• 4.2.4 復(fù)合材料的抗菌性能檢測(cè)53-55
• 4.2.5 復(fù)合材料的自然老化實(shí)驗(yàn)55-56
• 4.3 結(jié)果與討論56-59
• 4.3.1 復(fù)合材料的微觀形貌56
• 4.3.2 復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)56-57
• 4.3.3 復(fù)合材料的抗菌性能57-58
• 4.3.4 復(fù)合材料的長(zhǎng)效性評(píng)價(jià)58-59
• 4.4 本章小結(jié)59-60
• 第5章 結(jié)論與展望60-62
• 5.1 全文結(jié)論60
• 5.2 研究展望60-62
• 致謝62-63
• 參考文獻(xiàn)63-71
• 攻讀研究生期間發(fā)表的論文71

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