核殼結(jié)構(gòu)納米Ag@SiO2的制備及其殺菌、防腐和應(yīng)用性能研究.pdf

1、海洋生物污損是人類(lèi)開(kāi)發(fā)和利用海洋過(guò)程中碰到的突出難題，海洋防污涂料是諸多防治措施中較為經(jīng)濟(jì)、有效的辦法，而其中的防污劑是影響防污效果的關(guān)鍵成分之一。傳統(tǒng)的防污劑是通過(guò)對(duì)附著生物進(jìn)行毒殺達(dá)到防污目的，有的還可能進(jìn)入食物鏈影響人類(lèi)健康和生態(tài)安全，因此，新型、高效、環(huán)境友好的防污劑是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。基于此，本課題擬利用銀超強(qiáng)的抗菌性，借助二氧化硅多孔的殼結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)、組裝核殼結(jié)構(gòu)納米Ag@SiO2；在深入研究其殺菌動(dòng)力學(xué)、殺菌機(jī)理、防腐蝕性能的

2、基礎(chǔ)上，嘗試摸索可行的防污涂料配方。本文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論歸納如下：
　　 首先，制備出了形貌可控、大小均勻、分散良好的核殼結(jié)構(gòu)納米Ag@SiO2。在陽(yáng)離子表面活性劑CTAB的保護(hù)下，先用水合聯(lián)氨還原硝酸銀，隨后利用TEOS的水解和聚合反應(yīng)，最終在銀納米顆粒表面包覆上一層二氧化硅。通過(guò)深入研究TEOS加入時(shí)間、TEOS加入量、CTAB加入量、氨水加入量、無(wú)水乙醇加入量對(duì)樣品結(jié)構(gòu)形貌的影響，總結(jié)了較優(yōu)的制備條件，該條件下得到的納

3、米Ag@SiO2球的直徑大小在70nm以下，其中銀核的大小在15～20 nm，納米二氧化硅殼層的厚度約為20～25 nm。研究發(fā)現(xiàn)，核殼結(jié)構(gòu)納米Ag@SiO2制備過(guò)程中，要等到硝酸銀同水合聯(lián)氨的反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行到7～10分鐘再加入TEOS，且加入量控制在二氧化硅與銀的質(zhì)量比等于2．5較合適；CTAB起到分散納米銀和定向二氧化硅的作用，加入量也要適當(dāng)；適量的氨水有利于形成SiO2微球，而與水體積比為1/4的無(wú)水乙醇能夠使其表面更加平滑。

4、>　　 其次，研究了核殼結(jié)構(gòu)納米Ag@SiO2對(duì)革蘭氏陰性菌(大腸桿菌)和革蘭氏陽(yáng)性菌(金黃色葡萄球菌)的殺菌性能。殺菌動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)表明對(duì)革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽(yáng)性菌均顯示了超強(qiáng)的殺菌能力，濃度為18．17 mg/L的納米Ag@SiO2在25分鐘內(nèi)使7 log大腸桿菌完全失活，徹底殺死同量的金黃色葡萄球菌需要39分鐘。TEM觀察進(jìn)一步證實(shí)了殺菌過(guò)程中細(xì)胞形態(tài)的破壞，表現(xiàn)在細(xì)胞壁的破損或細(xì)胞內(nèi)部物質(zhì)的流失。在納米Ag@SiO2體系中利用ES

5、R測(cè)試沒(méi)有發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生·OH自由基和·O2-自由基等活性氧物種，但殺菌過(guò)程中銀離子濃度卻有明顯降低，由此提出了納米Ag@SiO2殺菌機(jī)理，即銀核通過(guò)多孔的二氧化硅殼層不斷釋放出銀離子導(dǎo)致了殺菌效果，而不是產(chǎn)生了ROS所引起的催化殺菌理論。以上三部分實(shí)驗(yàn)一致證實(shí)，由于金黃色葡萄球菌擁有相對(duì)較厚的細(xì)胞壁，因此較大腸桿菌而言對(duì)納米Ag@SiO2具有更強(qiáng)的抵御力。
　　 再次，進(jìn)一步研究了添加納米Ag@SiO2對(duì)其環(huán)氧樹(shù)脂涂層在不同介質(zhì)中防

6、腐性能的影響。測(cè)試了顏基比為0、0．1％和0．3％的環(huán)氧樹(shù)脂涂層分別在大腸桿菌和金黃色葡萄球菌溶液中浸泡前和浸泡110h后的EIS，提出了其等效電路模型并進(jìn)行了解析與擬合；同時(shí)，利用AFM觀察了涂層在菌液中浸泡前的表面微觀結(jié)構(gòu)，比較了涂層在菌液中浸泡前和浸泡850h后的表面形貌。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，未添加納米Ag@SiO2的涂層在兩個(gè)體系中浸泡后阻抗下降了96％和94％，顏基比為0．3％的涂層分別下降了73％和96％，兩個(gè)涂層表面都出現(xiàn)了明顯的銹

7、斑，尤其以后者涂層腐蝕銹斑比較嚴(yán)重；而顏基比為0．2％的涂層阻抗和形貌浸泡前后基本保持不變。EN測(cè)試結(jié)果也顯示，納米Ag@SiO2的添加顯著提高了其環(huán)氧樹(shù)脂涂層耐無(wú)機(jī)鹽腐蝕的能力，基本上都在88％以上，最高可達(dá)到99％；而對(duì)涂層抗微生物腐蝕能力的提高也都在80％以上。
　　 最后，在傳統(tǒng)氧化亞銅防污涂料配方基礎(chǔ)上，嘗試摸索了以納米Ag@SiO2作為防污劑的新型海洋防污涂料配方?；舅枷胧菍⒀趸瘉嗐~用納米Ag@SiO2和其它顏填料