核殼結構納米Ag@SiO2的制備及其殺菌、防腐和應用性能研究.pdf

1、海洋生物污損是人類開發(fā)和利用海洋過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、有效的辦法，而其中的防污劑是影響防污效果的關鍵成分之一。傳統(tǒng)的防污劑是通過對附著生物進行毒殺達到防污目的，有的還可能進入食物鏈影響人類健康和生態(tài)安全，因此，新型、高效、環(huán)境友好的防污劑是當前研究的熱點?；诖?，本課題擬利用銀超強的抗菌性，借助二氧化硅多孔的殼結構，設計、組裝核殼結構納米Ag@SiO2；在深入研究其殺菌動力學、殺菌機理、防腐蝕性能的

2、基礎上，嘗試摸索可行的防污涂料配方。本文的主要研究內(nèi)容和結論歸納如下：
　　 首先，制備出了形貌可控、大小均勻、分散良好的核殼結構納米Ag@SiO2。在陽離子表面活性劑CTAB的保護下，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，最終在銀納米顆粒表面包覆上一層二氧化硅。通過深入研究TEOS加入時間、TEOS加入量、CTAB加入量、氨水加入量、無水乙醇加入量對樣品結構形貌的影響，總結了較優(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)，核殼結構納米Ag@SiO2制備過程中，要等到硝酸銀同水合聯(lián)氨的反應時間進行到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；適量的氨水有利于形成SiO2微球，而與水體積比為1/4的無水乙醇能夠使其表面更加平滑。

4、>　　 其次，研究了核殼結構納米Ag@SiO2對革蘭氏陰性菌(大腸桿菌)和革蘭氏陽性菌(金黃色葡萄球菌)的殺菌性能。殺菌動力學實驗表明對革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽性菌均顯示了超強的殺菌能力，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觀察進一步證實了殺菌過程中細胞形態(tài)的破壞，表現(xiàn)在細胞壁的破損或細胞內(nèi)部物質(zhì)的流失。在納米Ag@SiO2體系中利用ES

5、R測試沒有發(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殺菌機理，即銀核通過多孔的二氧化硅殼層不斷釋放出銀離子導致了殺菌效果，而不是產(chǎn)生了ROS所引起的催化殺菌理論。以上三部分實驗一致證實，由于金黃色葡萄球菌擁有相對較厚的細胞壁，因此較大腸桿菌而言對納米Ag@SiO2具有更強的抵御力。
　　 再次，進一步研究了添加納米Ag@SiO2對其環(huán)氧樹脂涂層在不同介質(zhì)中防

6、腐性能的影響。測試了顏基比為0、0．1％和0．3％的環(huán)氧樹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行了解析與擬合；同時，利用AFM觀察了涂層在菌液中浸泡前的表面微觀結構，比較了涂層在菌液中浸泡前和浸泡850h后的表面形貌。結果發(fā)現(xiàn)，未添加納米Ag@SiO2的涂層在兩個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測試結果也顯示，納米Ag@SiO2的添加顯著提高了其環(huán)氧樹脂涂層耐無機鹽腐蝕的能力，基本上都在88％以上，最高可達到99％；而對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