介孔氧化鋅的制備及其抗菌性能的研究.pdf

1、相對硅基、鋁基骨架介孔材料，介孔氧化鋅在軟模板劑合成法中存在的困難較多，主要因為鋅的金屬性較強，鋅離子易水解生成氫氧化鋅，不易形成溶膠，與有機相作用偏弱，難以形成介觀相；模板劑脫除不理想并易引起孔結(jié)構(gòu)破壞而坍塌；介孔氧化鋅骨架晶型差等問題。另外，采用介孔材料作為硬模板劑合成介孔氧化鋅，往往存在鋅源在結(jié)構(gòu)復(fù)制時分散不均勻，堵塞孔道，或者在孔道外直接聚合，從而導(dǎo)致所得到的介孔氧化鋅比表面積不大，且成本亦是一般介孔材料的兩倍。本文目的在于探索

2、以廉價的原料合成高性能介孔氧化鋅的可能性，以及考察不同實驗條件對介孔氧化鋅介孔結(jié)構(gòu)的形成和穩(wěn)定性的影響。 本文分以下幾個部分： 緒論部分：主要介紹介孔材料的分類、特點、合成路線、機理及其表征方法；氧化鋅的特點；介孔氧化鋅的研究現(xiàn)狀；以及制備過渡金屬氧化物需要克服的問題。最后提出本課題的研究意義和研究內(nèi)容。 第一章：微相氨蒸發(fā)誘導(dǎo)自組裝法制備介孔氧化鋅 本章以蔗糖為成孔劑，氨水、硝酸鋅作為前驅(qū)體；以Span

3、-80和Tween-80互配作為復(fù)合乳化劑，煤油作為分散相。將蔗糖、硝酸鋅溶解于氨水、乙醇和蒸餾水混合溶液中，作為水相；將一定量的Span-80和Tween-80溶解在煤油中，作為油相；然后將一定量的水相滴加入油相中，形成微乳液體系；接著將微乳液體系接入負壓，并加熱至一定溫度，進行微相氨蒸發(fā)誘導(dǎo)自組裝過程；反應(yīng)一段時間后，將所得的乳液顆粒從油相中分離出來，然后進行晶化處理；最后用乙醇萃取法或高溫焙燒法，除去成孔劑蔗糖。并且采用了TG/D

4、TA、FTIR、氮氣的低溫吸附和脫附、XRD、TEM、SAED、EDS等手段對所得到的樣品進行表征。同時對各個合成條件對介孔結(jié)構(gòu)的影響進行了分析。得出結(jié)果如下： 1)采用氮氣吸脫附等溫線測定的方法來分析介孔氧化鋅的孔徑、孔容和孔徑分布，采用TEM直觀的觀察介孔氧化鋅的形貌和孔結(jié)構(gòu)，采用了EDS對樣品進行了元素分析，結(jié)合XRD和SAED方法對樣品進行了晶相分析，證明：樣品具有介孔結(jié)構(gòu)，其孔結(jié)構(gòu)的物理性質(zhì)：最可幾的孔徑為9.79 n

5、m，BET比表面積為223.77 m2/g，孔容為0.6930 cm3/g：且孔壁是紅鋅礦型氧化鋅(a=3.253，c=5.213，P63mc，JCPDS cardNo.：079-0207)單晶； 2、通過TG/DTA的分析，可以得知：介孔氧化鋅前驅(qū)體樣品中蔗糖的分解溫度為178.6℃，在289℃氧化鋅發(fā)生晶相轉(zhuǎn)變，450℃后，樣品的失重率基本不變； 3)通過紅外分析，樣品的前驅(qū)體在索氏提取器中用乙醇萃取72 h后，或在

6、馬弗爐中程序控溫1℃/min升溫至450℃，并恒溫焙燒10 h，都能將成孔劑蔗糖除去： 4)利用氮氣吸脫附等溫線方法分析了蔗糖的量和氨的量對介孔氧化鋅合成的影響：兩者的量的增加，都會導(dǎo)致介孔結(jié)構(gòu)的BET比表面積和最可幾孔徑先增加后減小，蔗糖的最佳量是與六水硝酸鋅同重量，氨的最佳量是其物質(zhì)的量為六水硝酸鋅物質(zhì)的量的10倍： 5)結(jié)合TEM和XRD表征手段分析了反應(yīng)溫度和晶化溫度對孔結(jié)構(gòu)的影響：在室溫下反應(yīng)，無法得到介孔結(jié)構(gòu)

7、的氧化鋅。反應(yīng)溫度為70℃時能得到介孔氧化鋅微球，反應(yīng)溫度為90℃制備的樣品雖有介孔結(jié)構(gòu)，但其形貌已不是球狀。晶化溫度為70℃時，可形成紅鋅礦型介孔氧化鋅微球，經(jīng)過450℃焙燒過的氧化鋅則形成了纖鋅礦型介孔氧化鋅。 微相氨蒸發(fā)誘導(dǎo)自組裝法制備介孔氧化鋅，其機理是：鋅氨溶液和蔗糖溶液在微相中由于氨氣的逸出和溶劑的快速揮發(fā)，而使鋅離子沉淀結(jié)晶，蔗糖集聚成團，在狹小的微相空間內(nèi)氫氧化鋅和蔗糖兩相之間相互包含，即蔗糖起到了成孔劑的作用，

8、經(jīng)過晶化和除去成孔劑蔗糖后，形成了介孔氧化鋅。于是，我們預(yù)測，此方法亦可適用于能氨水形成絡(luò)合物的金屬離子，例如：銅離子，鎳離子，鈷離子等。 第二章：介孔氧化鋅的抗菌性能研究 我們采用大腸桿菌和金黃色葡萄球菌這兩種代表性菌種來比較不同比表面積的介孔氧化鋅樣品和普通氧化鋅的抗菌性能?？咕阅軝z測試驗方法包括：抑菌環(huán)法和最小抑菌濃度法。實驗結(jié)果如下： 1)抑菌環(huán)實驗說明介孔氧化鋅對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌均有較好抗菌性

9、能，其抑菌環(huán)大小分別為10～13 mm和16～20 mm： 2)氧化鋅的抗菌性能與其比表面積有關(guān)，BET比表面積為180～260 m2/g介孔氧化鋅的大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌環(huán)大小分別為10～13 mm和16～20 mm；BET比表面積為39.9 m2/g介孔氧化鋅的大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌環(huán)大小分別為3.41 mm和10.89 mm；普通的氧化鋅的大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌環(huán)大小分別為0 mm和4.33 mm；