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医院场所、食品制备车间及药品加工工厂等卫生要求严格的场所,以及使用频率较高的家庭物品,如家具、家电等均需要进行抗菌处理。但是近些年来,由于有机抗菌药物的滥用,细菌的耐药性逐渐提高,甚至产生了超级细菌,细菌又再一次威胁着人类的健康。因此研发制备新型、高效的抗菌材料迫在眉睫。抗菌材料可以分为无机抗菌材料和有机抗菌材料,但是无机抗菌材料和有机抗菌材料在单独使用时均有其各自的不足,如:无机抗菌材料的生物毒性较大、有机抗菌材料易使细菌产生耐药性。所以研发无机-有机联用的复合抗菌材料使其具有优异的协同抗菌性能成为当前研究的热点问题。本文以石墨(Graphite,Gt)为原料,通过氧化法制备得到了氧化石墨烯(Graphene,GO),其表面具有大量的羟基和羧基。随后对GO进行表面改性及表面功能化处理得到了具有超高亲水性能及载药性能的PEG化氧化石墨烯(GOPEG),接着通过微波辅助水热法及超声自组装法分别将银纳米颗粒(Ag NPs)和磺胺嘧啶(SD)连接至GO-PEG表面,制备得到了GO-PEG/Ag-SD复合材料。通过比较GO-PEG/Ag、GO-PEG/Ag-SD及磺胺嘧啶银(SSD)对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌性能发现,GO-PEG/Ag-SD体系对大肠杆菌的抗菌性能较GOPEG/Ag体系提高了近8倍且远好于SSD。具体的研究内容及结果如下:(1)通过改进的Hummers法制备得到的二维薄纱状氧化石墨烯(GO)水溶液在低浓度时的稳定性较差,严重影响了石墨烯基复合材料的抗菌性能,并限制了其在抗菌领域的应用。为了解决这个问题,首先,对GO进行表面羧基化处理,将氧化石墨烯表面的羟基转变为反应活性更高的羧基,从而制备得到了羧基化氧化石墨烯(GO-COOH)。随后,以DCC/DMAP为反应促进剂,将亲水性的PEG-OH通过酯键连接至羧基化氧化石墨烯表面,成功制备得到了PEG化氧化石墨烯(GO-PEG)。通过表面改性和表面功能化处理得到的GO-PEG在水溶液中的稳定性远好于GO,且可以在水溶液中稳定存在90天以上。(2)以GO-PEG和硝酸银为原料,以氢氧化钠为反应促进剂,使用微波辅助水热法,通过调节微波反应辐照的时间长短获得了银纳米颗粒粒径大小不同的GO-PEG/Ag复合材料,并进一步研究了银纳米颗粒粒径对该材料体系抗菌性能的影响。研究结果表明,银纳米颗粒较小的GO-PEG/Ag复合材料拥有更加优异的抗菌性能,其最低抑菌浓度为6.25μg/m L。(3)以银纳米颗粒粒径较小的GO-PEG/Ag复合材料为载体,以磺胺嘧啶为原料,通过超声自组装的方法制备得到了无机-有机联用的复合抗菌材料GOPEG/Ag-SD,并进一步研究了其抗菌性能和抗菌机理。研究结果发现,该复合材料对大肠杆菌的抗菌性能明显优于GO-PEG/Ag和SSD,且该复合材料主要通过三重协同抗菌作用来实现其优异、高效的协同抗菌性能:对细菌进行包裹、穿刺细菌的细胞膜和阻断细菌必须的营养物质。通过以上研究分析可以看出,通过对氧化石墨烯进行表面改性和表面功能化处理可以得到具有良好水溶性的GO-PEG。通过后续实验将无机抗菌材料Ag NPs和有机抗菌材料SD分别引入至该材料体系中,制备得到了无机-有机联用、具有三重协同抗菌作用的GO-PEG/Ag-SD复合抗菌材料,该材料表现出了优异、高效的协同抗菌性能。因此,本文为表面改性氧化石墨烯及其二维复合多功能材料的设计和制备提供了新的思路,拓宽了碳材料和二维材料在抗菌领域的应用范围。