納米粒子沉積改性碳納米管及其抗菌性能研究.pdf

1、納米銀和納米銅具有優(yōu)異的抗菌性能，但由于分散性和穩(wěn)定性等問題而影響其功能活性的正常發(fā)揮。將納米銀和納米銅負載到具有優(yōu)異吸附性能和一定抗菌活性的碳納米管表面，有望獲得新型廣譜、長效抗菌材料。
　　本論文首先采用氣體還原法和液相還原法兩種方法將納米銀沉積到碳納米管(CNTs)表面，制備了納米銀沉積改性碳納米管復(fù)合抗菌劑。類似地，通過液相還原法將納米銅沉積到碳納米管表面，制備了納米銅沉積改性碳納米管復(fù)合抗菌劑。在此基礎(chǔ)上，優(yōu)選納米銀改性

2、碳納米管復(fù)合抗菌劑，添加到聚丙烯樹脂中，通過熔融共混法制備抗菌塑料。
　　采用氣體還原法制備納米銀沉積改性碳納米管復(fù)合材料時，首先通過酸化處理使CNTs表面帶有羧基或羥基等活性基團，以使其形成銀離子接枝碳納米管(Ag+-CNTs);然后在還原氣氛H2中得到納米銀沉積改性碳納米管復(fù)合材料(GR-Ag/CNTs)。形貌和成分表征發(fā)現(xiàn)，上述過程并未改變CNTs的形貌，復(fù)合納米材料中銀主要以納米單質(zhì)形式沉積于CNTs表面，納米銀尺寸約為3

3、2.9nm;納米銀具備良好的穩(wěn)定性，表面沒有氧化層。最小抑菌濃度檢測表明，Ag+-CNTs和GR-Ag/CNTs的抗菌活性相比CNTs均有顯著提高，其最小抑菌濃度(MIC)分別為略大于250mg/L和250～500mg/L。
　　以聚乙烯亞胺(PEI)作為CNTs的表面改性劑和銀離子螯合劑，硼氫化鈉(NaBH4)為還原劑，通過液相還原制備了不同銀沉積量的納米銀沉積改性碳納米管復(fù)合材料(LR-Ag/CNTs)。探究不同分子量PEI對

4、表面納米銀結(jié)構(gòu)的影響，發(fā)現(xiàn)高分子量(Mw=70000) PEI容易發(fā)生纏結(jié)，導(dǎo)致納米銀在CNTs表面團聚，形成較大納米顆粒，實驗中形成納米銀粒徑為34nm;低分子量(Mw=600) PEI有利于獲得粒徑均勻和分散性良好的LR-Ag/CNTs復(fù)合納米材料，沉積的納米銀尺寸為2.6nm，顯著低于用高分子量PEI制得的產(chǎn)物，也低于用氣體還原法制得的產(chǎn)物。通過抑菌環(huán)實驗和MIC實驗檢測表明，該方法制備的復(fù)合納米材料的抗菌活性相比CNTs均有顯著

5、提高，且其抗菌性能隨著銀沉積量的增加而提高，當(dāng)沉積量增加到10wt％時其MIC值可低至50mg/L。此外，通過原子吸收光譜檢測銀離子溶出量和純AgNO3對照樣品的抗菌性能研究結(jié)果，認為LR-Ag/CNTs復(fù)合材料抗菌作用主要為銀離子緩釋抗菌機理，同時也可能存在納米效應(yīng)和CNTs吸附抗菌的協(xié)同因素。
　　類似地，以PEI作為銅離子螯合劑，NaBH4為還原劑，通過液相還原法制備納米銅沉積改性碳納米管復(fù)合納米材料(LR-Cu/CNTs)

6、。結(jié)構(gòu)和形貌研究結(jié)果表明，負載的納米銅被嚴重氧化，氧化產(chǎn)物主要為氧化亞銅和少量氧化銅。抑菌環(huán)試驗結(jié)果顯示，該復(fù)合納米材料具有較大抑菌環(huán)寬度，但其MIC值大于1500mg/L。
　　以液相還原法工藝制備的LR-Ag/CNTs（載銀量為4wt％）為抗菌劑，通過熔融共混法制備抗菌聚丙烯(PP);形貌觀察表明，LR-Ag/CNTs抗菌劑在PP樹脂中分散均勻;用貼膜法試驗考察了不同抗菌劑添加量PP復(fù)合材料的抗菌性能，結(jié)果表明，當(dāng)抗菌劑添加量