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纳米银复合材料的合成及其性能的研究

牛文翰  
【摘要】:纳米材料是一种体积小于100nm的微粒材料,研究发现相对于大体积的材料而言小体积的纳米粒子展现出更新和更优良的特性。纳米银作为一种纳米材料,具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等,并且在杀菌、导电、催化、光电等领域有着巨大的开发和应用潜力,所以掌握纳米银的性质、合成工艺,晶体生长规律对开发纳米银产业有着重要的意义,本课题探索出一套简便快捷、形态稳定、工艺绿色环保的合成方法。 (1)本实验以硝酸银、牛血清白蛋白(BSA)、硼氢化钠(NaBH4)等作为原材料,使用牛血清白蛋白(BSA)作为模板,通过液相还原的方法合成BSA包裹的纳米银。实验中探讨了纳米银长晶过程中硝酸银和BSA的浓度、PH、温度对BSA包裹的纳米银长晶体生长的情况的影响。通过调节反应条件可以控制纳米银复合材料粒径为5~10nm且纳米银粒径较好的反应条件是:2.5g/ml BSA、10-3mol/LAgNO3、30℃、PH=10条件下合成粒径为5nm左右的纳米银。通过ATR-FTIR、紫外-可见(UV-vis)、透射电镜(TEM)、热重(TG)以及荧光分析对BSA-Ag复合纳米颗粒(BSA-Ag NPs)进行了表征并且分析了它的形成机理。同时我们利用BSA-Ag NPs对大肠杆菌的抗菌作用进行了抗菌实验,通过测试溶液中的大肠杆菌的吸光度分析了BSA-Ag NPs抗菌效果。结果证明纳米银复合材料对大肠杆菌有很强的破坏作用并且粒径越小抗菌作用越强,这一实验结果在合成抗菌剂和抗菌剂应用方面极具价值。 (2)以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚苯胺(PAN)、油酸(OA)、半胱氨酸(L-cys)为包裹剂,利用液相还原的方法在水相中合成不同包裹剂包覆的纳米银复合材料,在室温下通过挥发在塑料基板上自沉积成膜。通过四探针法测成膜样品的电阻率、成膜的效率,发现Ag/PAN NPs电阻率最小,Ag/PVP NPs的成膜最好。通过TEM、XRD分析观察,纳米银复合材料颗粒的形态为球形或者类球形,晶型为面心立方晶体,纳米颗粒分散均匀且较稳定。 (3)以大肠杆菌(E.coli)为研究对象考察所制备的纳米银复合材料的抗菌性能,通过抑菌圈实验、吸光度法和测定大肠杆菌环境中K+浓度的方法发现OA/Ag NPs的抗菌效果最好然而通过微量热分析四膜虫(Tetrahymena)的生长曲线,发现它对环境中良性微生物的毒性作用也是最强的。


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