納米銀及載銀納米抗菌材料的研究.pdf

1、健康是人們最為關(guān)注的話題之一，然而，細(xì)菌無處不在、無孔不入，它們的傳播和蔓延嚴(yán)重威脅著人類的健康。利用殺、抗菌材料來殺滅和抑制有害細(xì)菌的生長(zhǎng)、繁殖是提高人類健康水平的一個(gè)重要手段。 本文研究了納米銀及載銀納米抗菌劑的制備工藝及其抗菌性能。用透射電鏡和掃描電鏡表征了抗菌劑的形貌特征，用紫外- 可見光分光光度計(jì)和傅立葉紅外光譜儀分析了抗菌劑的光學(xué)特性，用X射線衍射儀分析了抗菌劑的晶體結(jié)構(gòu)，用熱分析方法分析了材料的穩(wěn)定性及相轉(zhuǎn)變溫度，

2、用最小抑菌濃度和24 小時(shí)殺菌率表征了抗菌劑及抗菌制品的抗菌性能。 通過化學(xué)還原法制備了濃度為3.6′105ppm 的納米銀溶膠，并經(jīng)分離、干燥得到粒徑為10~50nm 的納米銀粉，研究了制備工藝對(duì)顆粒性能的影響及納米銀粉抗菌性能。研究發(fā)現(xiàn)，pH 值與納米銀顆粒的生長(zhǎng)行為密切相關(guān)。在低pH 值下，隨pH值的升高，反應(yīng)速度的增加主要表現(xiàn)為顆粒的長(zhǎng)大；而在高pH 值下，反應(yīng)速度的提高主要表現(xiàn)為成核率的增加。因而在低pH 值下，顆粒粒

3、徑及分布范圍隨pH 值的升高而增加，當(dāng)其達(dá)到一定值后，繼續(xù)升高pH值，顆粒的粒徑和分布范圍降低。 分散劑（PVP）可促進(jìn)葡萄糖與硝酸銀的反應(yīng)，其機(jī)理是PVP 在溶液中與H+配位，降低了H+在溶液中的濃度，從而促進(jìn)了反應(yīng)的進(jìn)行。PVP 的加入明顯提高納米銀的分散性，并在一定程度上細(xì)化了顆粒。當(dāng)PVP 與硝酸銀質(zhì)量比在1.2~1.3之間時(shí)，所制備的溶膠具有較好的穩(wěn)定性。與已報(bào)道的結(jié)論不同，本文認(rèn)為對(duì)于粒度為10~50nm 的顆粒，P

4、VP 對(duì)顆粒的保護(hù)主要是因?yàn)镻VP 中的N 與銀進(jìn)行配位。對(duì)納米銀粉的抗菌性能的研究表明，當(dāng)顆粒粒徑從500nm 降低到納米級(jí)后，抗菌性能顯著提高，表現(xiàn)出明顯的納米效應(yīng)。 通過離子交換法制備了抗菌性能良好的載銀沸石抗菌劑，研究了制備工藝對(duì)抗菌劑抗菌性能和穩(wěn)定性的影響?？咕惺姆€(wěn)定性隨Ag＋交換量的增加先升后降，隨溶液pH 值的降低而降低。這是因?yàn)锳g+的交換降低了沸石的比表面積，使沸石結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性增加，但是Ag-O 鍵的不穩(wěn)定性

5、，易造成沸石結(jié)構(gòu)破壞，兩者共同作用造成在低銀含量下，沸石結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性增加，在高銀含量下，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低。在低pH值下，H+交換到沸石孔道內(nèi)，增加了沸石比表面積，降低了沸石結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，pH 值過低會(huì)直接造成沸石結(jié)構(gòu)的破壞。增加載銀抗菌沸石中的銀含量，可提高溶液中銀離子的溶出濃度，從而提高其抗菌性能，當(dāng)銀含量為3％wt 時(shí)，其對(duì)大腸桿菌(E-coli)和金色葡萄球菌(S-aureus)的抑菌濃度達(dá)到62.5ppm。當(dāng)銀含量繼續(xù)增加時(shí)，其抗菌

6、性能的提高趨于平緩。隨著熱處理溫度的升高，沸石孔道中的Ag＋擴(kuò)散到沸石表面，并還原、聚集成銀團(tuán)簇，從而引起抗菌能力下降；當(dāng)熱處理溫度達(dá)到800℃后，銀離子大部分被還原且沸石的孔道結(jié)構(gòu)被破壞，其抑菌能力大幅下降。 通過溶膠—凝膠法制備了摻銀納米TiO2光催化抗菌劑，分析了銀摻雜對(duì)TiO2晶型轉(zhuǎn)變的影響以及制備和熱處理工藝對(duì)其光催化和抗菌性能的影響。銀的摻雜導(dǎo)致TiO2晶格的畸變，同時(shí)晶格內(nèi)的Ag＋以Ti-O-Ag鍵的形式存在，阻礙

7、金紅石相的生成。隨著煅燒溫度的升高，銀離子在熱的作用下逐漸由晶格內(nèi)遷移至TiO2晶粒表面，晶格畸變逐漸消除，且在顆粒表面產(chǎn)生氧空位，為相變過程中TiO2晶格離子的重排提供了空間并減少了鈦氧鍵斷裂的數(shù)量，有利于相變發(fā)生。熱處理對(duì)TiO2的光催化活性及抗菌活性都有顯著的影響。由于其結(jié)晶化程度和金紅石相的產(chǎn)生及顆粒長(zhǎng)大幾個(gè)因素共同的作用的結(jié)果，經(jīng)500℃處理的TiO2具有最好的催化效果和抗菌活性。銀的加入能明顯提高其催化和抗菌活性，當(dāng)摻銀量達(dá)

8、到1％mol 時(shí)，催化效果達(dá)到最大值，而抗菌活性隨銀的加入量增加而繼續(xù)提高。 利用以上抗菌劑分別制備了聚丙烯(PP)抗菌樹脂，并研究了其抗菌性能。樹脂中添加粒徑為500nm、50nm 和5nm 的銀粉，其對(duì)S-aureus 的24 小時(shí)殺菌率達(dá)到90％的添加量分別為600ppm、150ppm 和100ppm，可見，隨顆粒粒徑的降低，抗菌性能明顯提高；載銀沸石抗菌樹脂（1％）對(duì)E-coli和S-aureus的24 小時(shí)殺菌率達(dá)到9