银锌复合SiO薄膜的制备及抗菌性能研究

摘要

微生物对人类生活的影响愈来愈强，它从有利和有害双重角度影响着人类的生活。一方面，人们利用微生物的有益性进行酿造、食品加工等；另一方面，人们也不得不时刻面临着微生物的侵扰，有害细菌的传播和蔓延更是严重威胁着人类的健康。针对具有传染性的细菌的传染，要有效防止细菌滋长，使用抗菌材料是最为简单和有效的方法。 本文以正硅酸乙酯(Si(OC<,2>H<,5>)<,4>)作为反应的前驱体，AgNO<,3>作为银元素的来源，柠檬酸为络合剂，无水乙醇作为溶剂，HNO<,3>作为催化剂，聚乙二醇作为溶胶的改性剂，采用溶胶一凝胶法，通过浸镀法在普通的玻璃基片上制备Ag-SiO<,2>复合薄膜及AgZn复合SiO<,2>薄膜，对复合薄膜进行XRD、FTIR、XPS测试。分析实验过程和实验结果，可得出以下结论： (1)研究表明：溶液浓度，加水量，催化剂和DCCA的量是形成良好成膜性溶胶的关键因素。确定具有最佳成膜条件的SiO<,2>基态溶胶的组分比例为： TEOS:ROH:H<,2>O:DCCA:HNO<,3>=1:(10-30):(4-10):(>1.0):(0.03-0.05)。 (2)用柠檬酸作为Ag<'+>的络合剂，通过溶胶．凝胶法成功制备出了银掺杂量可调(Ag/Si=0.01～0.1)的Ag-SiO<,2>复合薄膜。研究表明在复合膜中，Ag始终是以多种形式存在，随着热处理温度的增加，薄膜表面银的相对含量及银的价态分布都发生变化。 (3)随着热处理温度从200℃升高到500℃，Ag-SiO<,2>复合薄膜的抑菌圈的逐渐减小，结果和薄膜表面银的相对含量和银的价态分布是相一致的。 (4)在保持银硅比(Ag/Si)为0.1，热处理温度为500℃的前提下通过zn<'2+>的掺杂，制得不同锌银比(Zn/Ag)的AgZn复合SiO<,2>薄膜。由XPS全谱及Ag<,3d>谱线得知Zn<'2+>的掺杂能够显著提高薄膜表面银的相对含量，和一价银的比例。 (5)对于Zn<'2+>掺入Ag-SiO<,2>复合薄膜，当锌银比(Zn/Ag)从0增加到1.5时薄膜的的抑菌圈范围逐渐增大，这些与薄膜表面银的相对含量的增加及薄膜表面一价银的比例的增大相一致，表明由于Zn<'2+>的掺入直接影响了薄膜的抗菌性能。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1.无机抗菌材料

1.1.1.TiO2光催化无机抗菌材料

1.1.2.银系无机抗菌材料

1.1.3.稀土元素激活银系、光触媒系抗菌材料

1.2.抗菌材料的抗菌机理

1.2.1.二氧化钛光催化机理

1.2.2.银系无机抗菌材料抗菌机理

1.3.抗菌玻璃材料

1.3.1.光催化抗菌玻璃材料

1.3.2.载银抗菌玻璃材料

1.4.溶胶-凝胶法

1.4.1.溶胶-凝胶法的特点

1.4.2.溶胶-凝胶法的缺点

1.5.本课题的目的与意义

第二章sol-gel法制备SiO2基质溶胶

2.1.溶胶-凝胶法的基本原理

2.1.1.溶胶-凝胶过程

2.1.2.膜层的制备

2.2.SiO2基质溶胶的制备

2.2.1.实验参数的选择

2.2.2.溶胶的制备

2.2.3.SiO2薄膜的制备

2.3.主要因素对成膜性和凝胶时间综合分析

2.3.1.溶液浓度对成膜性和凝胶时间的影响

2.3.2.加水量对成膜性和凝胶时间的影响

2.3.3.催化剂对成膜性和凝胶时间的影响

2.3.4.DCCA对成膜性和凝胶时间的影响

2.3.5.小结

2.4.SiO2基质溶胶的凝胶过程分析

2.4.1.DSC-TG分析

2.4.2.SEM分析

2.4.3.X射线衍射分析

2.5.小结

第三章Ag-SiO2复合薄膜的制备、表征及抗菌性能的测试

3.1.Ag-SiO2复合薄膜的制备

3.1.1.实验参数的选择

3.1.2.Ag-SiO2溶胶的制备

3.1.3.Ag-SiO2复合膜的制备

3.2.Ag-SiO2复合薄膜的表征

3.2.1研究手段

3.2.2.XRD分析

3.2.2.FTIR分析

3.2.3.XPS分析

3.2.4.Ag-SiO2复合薄膜表面Ag化学状态的讨论

3.3.Ag-SiO2复合薄膜的抗菌性能的测定

3.3.1.抑菌圈法

3.3.2.不同条件对Ag-SiO2复合薄膜的抗菌性能的影响

3.4.小结

第四章AgZn复合SiO2薄膜的制备、表征及抗菌性能的测试

4.1.AgZn复合SiO2薄膜的制备

4.2.AgZn复合SiO2薄膜表面银的含量及银的状态的表征

4.2.1 Zn2+掺入量对薄膜表面银的含量的影响

4.2.2 Zn2+掺入量对薄膜表面银的价态分布的影响

4.2.3 Zn2+掺入对薄膜表面银的存在状况的影响的讨论

4.3.AgZn复合SiO2薄膜抗菌性能的测试

4.3.1.锌的掺入量对复合薄膜抗菌效果的影响

4.4.小结

第五章结论

参考文献

致谢

作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文