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纳米ZnO和ZnO-Ag异质结的制备及抗菌性能研究

作　者: 孙发哲
导　师: 乔学亮
学　校: 华中科技大学
专　业: 材料学
关键词: 抗菌纳米氧化锌 ZnO-Ag异质结 MIC 杀菌率抗菌地板
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着社会经济的发展和人们生活水平的提高,健康问题已日益成为人们所关注的焦点之一。然而细菌无处不在,无孔不入,各种传染病给人民生命财产造成了极大的危害,因此研究抗菌材料具有重要的意义。由于二氧化钛系和银系等抗菌剂存在需紫外光照射和易变色等缺点,而纳米氧化锌系抗菌剂可以克服上述问题,因此纳米氧化锌系的抗菌材料受到各国科学界的广泛关注。本文研究了纳米氧化锌的制备工艺并探讨了各个实验参数对粒径的影响,同时以此为基础制备了纳米ZnO-Ag异质结粉体。通过X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)等手段对纳米ZnO和ZnO-Ag异质结进行表征,并测试了纳米ZnO、ZnO-Ag异质结及含纳米ZnO的抗菌地板的抗菌性能。本文采用了直接沉淀法制备纳米ZnO颗粒,同时研究了反应物的配比,反应温度,反应时间,锌离子浓度及柠檬酸钠用量等实验参数对于ZnO晶粒的影响,确定了以下实验参数:反应物硝酸锌和氢氧化钠摩尔比为1:2,反应时间为1小时,反应温度为60℃,反应体系中锌离子浓度为0.05M,柠檬酸钠用量为0.35g。X射线衍射分析表明:各衍射峰的位置与氧化锌标准卡片PDF 80-0074卡相对应,无其它相衍射峰的存在,说明产物为六方晶系ZnO,衍射峰高且尖锐,说明粉体结晶性能较好。透射电镜分析表明:ZnO颗粒呈棒状和片状两种形貌,粒径较小,平均直径在20-40nm,而棒状氧化锌长度约200nm左右。通过直接沉淀法制备了纳米ZnO-Ag异质结粉体,分析了ZnO-Ag异质结的生成机理。X射线衍射分析表明随着含银量的增多,在2θ等于38.14°(111)处金属银的特征衍射峰越来越高。透射电镜分析表明:粉体形貌呈长棒状,平均直径在40-60nm,平均长径比8:1,长棒状表面附着球形状颗粒。采用营养肉汤稀释法测试了纳米ZnO和ZnO-Ag异质结粉体的最小抑菌浓度,纯氧化锌的MIC为100ppm,载银量0.2%、0.5%、1.08%的ZnO-Ag异质结的MIC依次为50ppm,、25ppm、12.5ppm。将纳米ZnO加入到层压地板表层的耐磨纸中,制得了抗菌地板。抗菌测试表明:随着纳米ZnO含量的增加,地板的抗菌性能增强。当层压地板的表层耐磨纸中的含ZnO量达到10000ppm时,对大肠杆菌的杀菌率达到99.9%以上。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-22
  1.1 本课题研究的背景和意义  10
  1.2 氧化锌的结构和基本性质  10-11
  1.3 纳米氧化锌的抗菌机理  11-13
  1.4 抗菌材料氧化锌的发展研究  13-16
  1.5 纳米氧化锌主要制备方法  16-19
  1.6 纳米氧化锌材料的改性  19-21
  1.7 本课题的研究目的和研究内容  21-22
2 直接沉淀法制备纳米氧化锌  22-34
  2.1 前言  22
  2.2 实验原料与设备  22-23
  2.3 纳米氧化锌的制备过程  23-24
  2.4 实验参数的确定  24-30
  2.5 粉体表征  30-32
  2.6 本章小结  32-34
3 直接沉淀法制备ZnO-Ag 异质结  34-41
  3.1 前言  34
  3.2 实验原料和设备  34-35
  3.3 制备流程  35-36
  3.4 反应过程分析  36-37
  3.5 粉体的表征  37-40
  3.6 本章小结  40-41
4 纳米ZnO 与ZnO-Ag 异质结粉体的抗菌性能及其应用  41-52
  4.1 前言  41
  4.2 主要仪器与试剂  41-42
  4.3 抗菌性能测试方法  42-46
  4.4 纳米ZnO 与ZnO-Ag 异质结粉体的抗菌性能  46-47
  4.5 纳米氧化锌在层压地板上的应用  47-51
  4.6 本章小结  51-52
5 全文总结与展望  52-54
  5.1 全文总结  52-53
  5.2 进一步的研究展望  53-54
致谢  54-55
参考文献  55-59

纳米ZnO和ZnO-Ag异质结的制备及抗菌性能研究

内容摘要

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