负载纳米氧化锌/石墨烯量子点的抑菌性功能纸的制备

摘要

纳米氧化锌因具有良好抗菌和光催化等性能，备受各界研究人员关注，在许多领域被大量应用。但是，纳米材料颗粒细小，随着粉体纳米材料被广泛使用，纳米颗粒不可避免地会进入到环境中，对环境和人体健康造成一些潜在危害。因此，采用浸渍法使Zn2+进入纸基底的纤维内，然后通过一步水热法合成出负载有不同形貌纳米氧化锌的抗菌纸。在保证抗菌性能的同时实现其固定化，避免造成二次污染。不同反应条件会生成棒状、针状、米粒状的纳米氧化锌颗粒。采用X射线衍射(XRD，X-Ray Diffraction)、扫描电镜（SEM，Scanning Electron Microscope）等对产物的结构和形貌进行表征，抗菌纸上负载的ZnO纳米颗粒均为结晶良好的六方纤锌矿型结构。通过正交实验，得到的较优制备工艺为:浸渍温度为70℃、浸渍时间为2min、氯化锌溶液浓度为45％、氢氧化钠溶液pH值为12，抗菌纸对大肠杆菌的抑菌率可达到76.9％。 为进一步提高抗菌纸的抗菌性能，在水热合成阶段加入能有效提高纳米氧化锌可见光利用率和电子-空穴分离效率的石墨烯量子点，以制备出掺杂量子点的纳米氧化锌抗菌纸。其中石墨烯量子点由葡萄糖和浓硫酸通过水热法制得，通过透射电镜(TEM，Transmission Electron Microscope)、拉曼光谱等发现量子点具有石墨烯结构，平均粒径为6.3±1.5nm，可在较大波长范围内激发出蓝色荧光。实验发现少量石墨烯量子点的加入会轻微抑制纳米氧化锌的形成，但是随着石墨烯量子点加入量的增加，抗菌纸的抗菌性能显著提高，当加入量为每0.05g/L时，抗菌纸的抑菌率可达到83.3％。 为了赋予功能纸良好的自清洁和抗污染性能，进一步拓宽抗菌纸的用途，将硬脂酸通过冷凝沉积的方法沉积到功能纸表面，从而使功能纸具有良好的疏水性。通过SEM分析发现硬脂酸以微米尺寸沉积到纤维表面。沉积时间越长，功能纸的疏水性越好。但较长的沉积时间会影响功能纸的抗菌性能。综合考虑，取硬脂酸的沉积时间为10min，功能纸就可达到较好的疏水性和抗菌效果，功能纸对水滴的接触角为122.8°，对大肠杆菌的抑菌率为85.71％。

目录

声明

摘要

1．1课题背景

1．2．1纳米氧化锌的结构

1．2．2纳米氧化锌的制备方法

1．2．3纳米氧化锌的应用现状

1．2．4纳米氧化锌的抗菌机理

1．3量子点的性质及其应用研究进展

1．4量子点掺杂氧化锌纳米材料的制备

1．4．1化学气相沉积法

1．4．2化学沉积法

1．4．3电化学沉积法

1．4．4水热法

1．5负载纳米氧化锌疏水材料的制备及应用

1．5．1固体表面湿润现象及应用

1．5．2固体表面接触角和Young氏方程

1．6课题研究的目的、意义和研究内容

第二章负载纳米氧化锌抗菌纸的制备及其抗菌性能的研究

2．1前言

2．2实验部分

2．2．1实验试剂及仪器

2．2．2纳米氧化锌抗菌纸制备方法

2．2．3纳米氧化锌功能纸的表征

2．2．4抗菌性能测试

2．2．5探究不同制备条件对纳米氧化锌抗菌纸形貌的影响

2．2．6正交法探究纳米氧化锌抗菌纸最佳制备条件

2．3结果与讨论

2．3．1不同制备条件对纳米氧化锌抗菌纸形貌的影响

2．3．2不同形貌纳米氧化锌生长机理探讨

2．3．3正交试验结果

2．3．4抗菌纸的物理性能分析

2．3本章小结

第三章纳米氧化锌抗／石墨烯量子点抗菌纸的制备及其抗菌性能的研究

3．1前言

3．2实验部分

3．2．1实验试剂与仪器

3．2．2石墨烯量子点的制备方法

3．2．3纳米氧化锌／石墨烯量子点功能纸的制备方法

3．2．4实验样品的表征

3．2．5抗菌性能测试

3．2．6物理性能测试

3．3结果与讨论

3．3．1石墨烯量子点的表征结果

3．3．2纳米氧化锌／石墨烯量子点抗菌纸的表征结果

3．3．3纳米氧化锌／石墨烯量子点抗菌纸的抗菌性能分析

3．3．4纳米氧化锌／石墨烯量子点抗菌纸的物理性能分析

3．4本章小结

第四章纳米氧化锌／石墨烯量子点抗菌纸的疏水处理及其抗菌性能的研究

4．1前言

4．2实验部分

4．2．1实验试剂与仪器

4．2．2纳米氧化锌／石墨烯量子点疏水纸的制备方法

4．2．3实验样品的表征

4．3．1疏水纸的表征结果

4．3．2纳米氧化锌／石墨烯量子点疏水纸的抗菌性能分析

4．3．3纳米氧化锌／石墨烯量子点疏水纸的物理性能分析

4．4本章小结

5．1结论

5．2创新点

5．3展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文、专利情况