论文部分内容阅读
近年来,有害细菌和微生物的大量繁殖和变异严重的危害了人类的生命健康以及社会经济的发展,因此,为了有效的抑制和杀灭细菌,研究者们开展了大量的研究工作,并制备出了一系列无机抗菌剂。然而目前被广泛研究的无机抗菌剂都具有一定的缺点,其中,光催化系抗菌剂需要在一定波长的光照下才能激发其抗菌活性;而纳米银虽然具有很强的抗菌活性,但存在易团聚、暴释等缺点。纳米氧化镁作为一种新型的无机抗菌材料,具有独特的抗菌机理,可以克服上述缺点,因此成为了近年来研究的热点。但其抗菌活性相对较差,限制了其应用和发展。本文拟采用负载和掺杂技术来分别制备载银纳米氧化镁和银掺杂纳米氧化镁两种复合材料,以获得高效的氧化镁基抗菌材料。(1)将单分散的纳米银颗粒负载到纳米氧化镁表面,制得了载银纳米氧化镁复合材料。通过XRD、BET、SEM、TEM、XPS等手段对载银纳米氧化镁的物相、形貌和显微结构进行了表征分析。通过XRD和XPS的表征发现,纳米银颗粒与纳米氧化镁的界面之间存在相互作用而不是简单的物理混合,这种较强的作用力能够有效的抑制复合物中银离子的释放。抗菌实验表明,与纯氧化镁和等当量具有相似粒径的银溶胶相比,载银纳米氧化镁复合物表现出更强的抗菌性能。可见,在此复合物中,纳米银和纳米氧化镁之间存在协同抗菌作用。此外,活性氧离子和银离子释放的的检测结果表明,载银纳米氧化镁复合物的抗菌活性增强主要是由于其产生了更多的活性氧离子。这是因为负载在纳米氧化镁表面的纳米银颗粒有利于电子的传递,会促进吸附氧发生单电子还原反应,而产生更多的活性氧离子。(2)采用溶胶-凝胶法制备了银掺杂纳米氧化镁复合物,并通过XRD、TEM、XPS等对复合物的结构、形貌进行了表征,并研究了所制备复合物的抗菌性能。与纯纳米氧化镁相比,银掺杂纳米氧化镁呈现出更小的粒径和更优异的抗菌性能。这主要是因为银掺杂一方面能有效抑制氧化镁晶粒的形核和长大;另一方面能增加氧化镁表面的氧空位数量;同时,银离子在氧化镁晶体内形成了导电的网络,加速了电子从晶体内部传递到其表面,进而促进了吸附氧在氧空位发生单电子还原反应。这三方面综合作用使得银掺杂纳米氧化镁具有更小的粒径、更多的空位和更优异的抗菌性能。所制备的复合物具有相对较低的银释放量,能起到持久抗菌的功效。可见,银掺杂纳米氧化镁复合物具有制备方法简单、成本低、较低的银离子释放率和优异的抗菌活性等优点,是一种拥有广泛的应用前景的新型抗菌材料。