納米氧化鎂的摻雜、復合材料的制備與性能.pdf

1、納米氧化鎂作為一種新型的無機材料,呈現(xiàn)出了獨特的光學、電學、磁學、熱學和機械性能。納米氧化鎂的摻雜、復合材料在許多領域都有廣泛的應用,特別是在抗菌和與光學薄膜方面有獨特的優(yōu)勢。摻雜可以產生多種晶格缺陷,改變母體的物理化學性質。本文選擇了與鎂離子半徑(0.066nm)相近的鋰離子(0.068nm)對納米氧化鎂進行摻雜,研究了鋰摻雜對納米氧化鎂的結構、形貌和抗菌性能的影響,并對鋰摻雜促進納米氧化鎂抗菌性能的機理進行了初步的探討。另一方面,將

2、納米氧化鎂與聚酰亞胺功能材料進行復合,在沒有引入任何偶聯(lián)劑或表面修飾劑的條件下,制備出相容性好的納米氧化鎂/聚酰亞胺復合材料,研究了復合材料的結構形貌和光學性能,并探討了納米氧化鎂和聚酰亞胺相互作用的機理。主要包括以下幾個方面:
　　采用溶膠-凝膠法,以硝酸鎂和硝酸鋰為原料,檸檬酸為絡合劑,制備出了不同摻鋰量的納米氧化鎂粉體。XRD分析表明,前驅體均為無定形態(tài),經600°C煅燒后得到粉體都是方鎂石結構。鋰摻入氧化鎂中會在29°附近

3、出現(xiàn)一個未知峰,這可能是由于鋰摻入后產生的晶格缺陷引起的。隨著摻鋰量的增加,氧化鎂相的衍射峰強度不斷增強,晶粒尺寸逐漸變大,片狀形貌越來越明顯。表明鋰的摻入使得氧化鎂粉體的結晶更趨完整,結晶度進一步提高。但當摻鋰量達到10％時,氧化鎂粉體中有少量的Li2CO3相析出。
　　選擇大腸桿菌(EscherichiaColi,E.coli)ATCC25922為實驗菌種,用最小抑菌濃度和24h殺菌率來測試納米粉體的抗菌性能,結果表明,5%鋰

4、摻雜納米氧化鎂粉體的抑菌和殺菌性能最好,其對大腸桿菌(E.coli)的最小抑菌濃度(MIC)由純納米MgO的600ppm降到500ppm,500μg/mL粉體對大腸桿菌的24h殺菌率達99.99%以上。鋰摻雜促進納米氧化鎂的抗菌性能的機理是:鋰離子取代鎂離子后會產生氧空位,吸附氧后生成活性氧離子O2?,而活性氧離子O2?可以破壞細菌細胞壁并進一步將它們殺死;同時鋰摻入后,粉體溶液pH值也逐漸增大,而活性氧離子O2?在堿性條件下更穩(wěn)定。當

5、摻雜量為10%時,由于Li2CO3相的存在,納米MgO含量相對減少,因而導致抗菌性能降低。
　　采用原位溶膠-凝膠法制備出了納米氧化鎂/聚酰亞胺的復合材料,因為利用了聚合物的羧基和鎂原子的絡合作用而沒有加入任何其他偶聯(lián)劑或表面活性劑,所以制得的復合材料相容性好,在紫外光區(qū)有良好的紫外屏蔽性能,在可見光區(qū)的透光率好。復合材料是無定形態(tài)的,其無機相氧化鎂呈球形,均勻的分散在有機相基體中,沒有出現(xiàn)明顯的相分離。另外,復合材料有很好的熱穩(wěn)