纳米银修饰多壁碳纳米管复合材料的制备和杀菌性能研究
本论文的主要目的是改善碳纳米管的溶解性以及探索制备碳纳米管/纳米银复合材料简单、高效的方法。
本论文采用共价改性(强氧化法)法,用浓硫酸和浓硝酸混酸对多壁碳纳米管改性,使碳纳米管表面上生成羧基。傅里叶红外分析表明改性后的碳纳米管出现了明显的羧基峰。文章重点讨论了利用聚丙烯酸(PAA)非氧化法改性多壁碳纳米管。通过对反应时间和AA/MWNTs质量比的TGA分析得出:反应时间8h,AA/MWNTs为20:1时是最佳反应条件。XPS分析表明PAA与碳纳米管之间的结合是化学键结合的。对比两种处理方法处理的碳纳米管的微观SEM和TEM图,看出PAA改性的碳纳米管的长短没有任何变化,也没有端口开口现象,与混酸处理的强氧化剪切作用相比(碳纳米管断裂,碳纳米管的端口已被打开),PAA改性方法使碳纳米管的基本形态得到了很好的保护,不会出现破坏碳纳米管本身基本性质的情况。通过溶解性观察,两种改性方法得到的碳纳米管溶解性能都得到了很大的提高。
本论文探索了碳纳米管/纳米银复合材料的制备方法,以及其杀菌性能的研究。在实验前期,我们成功的利用化学还原剂法制备了碳纳米管/纳米银的复合材料。得到利用化学还原法制备碳纳米管载银复合材料的理想工艺条件:反应时间为60℃,反应温度为4h,硝酸银比率(摩尔比)为1,PVP比率(摩尔比)为1。TEM、XRD和粒径分布测试纳米银的粒径在5nm-10nm之间,纳米银在碳纳米管表面分布比较均匀,载银率大概在10％。通过XPS分析看出,纳米银与碳纳米管之间是化学键合的,这保证了碳纳米管/纳米银的复合材料的稳定性。由抑菌圈实验可证明制得的碳纳米管载银体系有较好的杀菌性,
本论文探索了新的紫外光照还原法制备碳纳米管/纳米银方法。该方法与前人所采用的制备方法相比,操作更容易可行、反应环境体系更简单,不需要外加保护剂和还原剂等。是一个新的、简单易行又高效环保的制备方法。紫外光照还原的最佳制备工艺条件是:硝酸银浓度5mM,40W紫外光照5h。TEM结果显示制备所得纳米银/碳纳米管复合材料中,纳米银颗粒的粒径大约在5 nm-7 nm,且在碳纳米管表面分布均匀。XRD分析表明,纳米银主要是以面心立方结构存在。XPS分析得到,Ag的电子能级向高处移动了,表明纳米银颗粒与碳纳米管之间是化学结合的。与未载的碳纳米管相比,纳米银/碳纳米管复合材料对我们提取的海洋细菌有明显的抑菌作用。
在成功制备碳纳米管/纳米银复合材料的基础上,考察了碳纳米管/纳米银复合材料对三种海洋细菌的杀菌效果,通过抑菌圈实验,可以看到制得的复合材料具有明显的杀菌效果,其应用前景十分广阔。这将为碳纳米管/纳米银复合材料应用于海洋材料领域提供条件。
多壁碳纳米管;纳米银;聚丙烯酸改性;复合材料;紫外光照还原法;抑菌性能
中国海洋大学
硕士
材料学
尹衍升
2011
中文
TB333;TB383
67
2011-10-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）