稀土-锌抗菌硅胶的制备及在硅橡胶中的应用研究

以碳酸氢钠和硅酸钠为原料,采用溶胶-凝胶法制备出含锌、钇离子的新型抗菌硅胶。通过单因素实验找出较佳的制备条件:反应时间为1h、锌离子浓度为0.8mol/L、稀土钇离子浓度为0.005mol/L。采用红外光谱、X射线衍射、扫描电镜和激光粒度分析仪等手段对材料进行表征,并通过抗菌检测(涂布平板法,菌种采用大肠杆菌)对材料的抗菌性能进行研究。结果表明:锌、钇离子的掺杂对硅胶的分子结构和化学键没有影响,且抗菌硅胶结构松散、粒度均一呈无定形态。锌-钇抗菌硅胶对大肠杆菌具有较好的杀菌效果,杀菌率可达到84%以上。将较佳条件下制备出的锌-钇抗菌硅胶添加到原橡胶中,探究了添加量对硅橡胶抗菌性能和力学性能的影响,当添加量为0.35%时,可制备出具有抗菌性,且保持橡胶本身性能的抗菌硅橡胶。

Cu2+/Tb2O3抗菌硅胶的制备及其抗菌行为

以硅酸钠为硅源,运用溶胶-凝胶法制备出硅胶载体,采用液相浸渍法制备得到Cu^2+/Tb2O3抗菌硅胶。选用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱仪(XPS)等对材料进行表征,结果表明:Cu^2+/Tb2O3抗菌硅胶结构蓬松多孔,铜以CuO/Cu(OH)2、铽以Tb2O3的形态负载于硅胶载体上。对样品进行最低抑菌浓度(MIC)和最小杀菌浓度(MBC)检测可知,添加稀土铽离子能有效提高抗菌硅胶的抑菌和杀菌性能。通过对材料的溶出液离子含量、比表面积和CuO晶粒尺寸研究发现,添加铽离子后材料中铜离子的溶出量从7.22mg/L增加到11.82mg/L,比表面积从115.5m^2/g增加到129.3m^2/g,CuO晶粒尺寸从107nm降低至76nm,并由此探讨铽离子对材料抗菌性能提升的作用机理。

含稀土铽的载锌抗菌硅胶的制备及协同抗菌机理

通过溶胶-凝胶法制备出含稀土元素铽的载锌抗菌硅胶,采用单因素实验得到较佳的制备条件:锌离子浓度为0.8mol·L^-1稀土元素铽浓度为0.003 mol·L^-1反应时间为1h。选用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)和电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)等对材料进行表征。结果表明:含稀土铽的载锌抗菌硅胶为无定形态,结构蓬松多孔,锌和铽以氧化物的形态负载于硅胶孔隙中,锌、铽元素含量分别为1.82%和0.073%。抗菌检测结果表明该材料对大肠杆菌的生长速率具有抑制作用,添加稀土铽后材料的抗菌率从72%提高到87%。由协同效应因子(SEF)和协同系数(T/E)判断可知,稀土铽在材料中起到协同抗菌作用。通过材料的比表面积、孔径和锌离子负载量的检测结果,对稀土协同抗菌机理进行初步分析。

钼系光催化抗菌材料的制备及性能研究

以水玻璃和碳酸氢钠作为硅胶原料,采用溶胶-凝胶法将钼离子负载到硅胶表面以制备钼系抗菌硅胶,通过单因素实验得到了其最佳制备条件。利用XRD、ICP、SEM、EDS、XPS、BET等对材料的晶体结构、离子浓度、表观形貌、负载形式、比表面积等进行了表征。另外,通过平板涂布法对样品的抗菌性能进行了检测;观察不同光源下亚甲基蓝溶液的降解情况,检测了复合材料的光催化效果。结果表明:在未改变硅胶结构形态的基础上成功制备钼系光催化抗菌材料,且在最佳制备条件下对大肠杆菌的杀菌效果可达99%以上;在紫外光持续照射240 min后可以将98%的染料降解,可见光在持续照射360 min后降解率为93.5%。最后,结合表征和检测结果探讨了光催化抗菌机理,证明该材料主要杀菌方式为活性氧杀菌。