溶胶凝胶法合成纳米C12A7-O-材料及其抗菌性能研究
病原微生物对人类最大的影响是引发传染病的爆发和流行，而大量广谱抗生素的滥用造成了许多菌株发生变异，严重威胁着的人类健康，低毒性和环境友好的抗菌材料的研究一直是抗菌领域的研究热点之一。本文首次成功地利用溶胶.凝胶法制备了具有高氧化特性的氧负离子存储-发射材料（C12A7-O-），研究了制备的C12A7-O-材料的结构特性、O-离子发射和存储特性；并且研究了C12A7-O-材料在溶液中的抗菌作用和抗菌机理。主要的创新研究结果如下：
1.首次成功地利用溶胶凝胶法在较低的合成温度(90-150℃)下制备了纳米C12A7-O-材料，并用多种表征手段对制备的材料进行分析与表征。研究表明，溶胶凝胶法制备纳米C12A7-O-材料包括三个主要的过程：前躯体中的铝盐生成A1203，钙盐生成CaO，CaO/Al203复合物相变产生纳米Ca12A114033(C12A7)晶体结构。材料的性能分析表明：(1)1150℃焙烧制备的C12A7-O-材料中所含的O-和O2-离子的浓度均为1.2×1020cm-3;(2)从C12A7-O-材料表面发射的离子中主要的是O-离子，其数量约占发射总量的89％，当材料表面的温度是800℃，引出场为800V/cm时，O-离子的发射电流强度为0.89士0.15uA/cm2;(3)溶胶凝胶法制备的C12A7-O-材料的平均粒径约为33-74nm，比传统粉末合成方法制备的材料粒径(通常大于1μm)更小。此外，溶胶凝胶法在工艺上克服了传统方法的苛刻条件（如：需要20O-300atm压片、1350℃以上高温焙烧），显著降低了合成温度和合成周期，使制备工艺更加简便。
2.首次使用制备的的纳米C12A7-O-材料进行抗菌实验。结果显示C12A7-O-材料具有良好的广谱抗菌作用，当负载有C12A7-O-粉末材料的纺织品对金黄色葡萄球菌作用lh的杀灭率可达99.89％，表明C12A7-O-粉末材料具有快速有效的抗菌作用，可应用于抗菌纺织品、抗菌塑料等领域。
3.首次研究了C12A7-O-材料在溶液中的抗菌作用机理。研究了C12A7-O-材料在溶液中的抗菌作用和抗菌机理，结果表明，当C12A7-O-材料中含有的O-浓度为2×1020cm-3，1mg/mL的C12A7-O-水溶液中的O-浓度约为4×1016 cm-3。1mgC12A7-O-/mL的溶液可在lh内将菌液浓度为105 cfu/mL的大肠杆菌浓度降低99.98％。对比实验表明，在中性PBS环境中，lmg/mL的C12A7-O-材料加入后不会产生明显的pH效应和接触效应，结合XRD和ESR结果分析，C12A7-O-材料在中性PBS溶液中主要是O-负离子起到抗菌作用。
4.Ni/ZSM的催化剂与生物油水蒸气催化重整制氢研究（附加研究）。此外，本文以HZSM-5分子筛为载体，采用浸渍法制备了Ni/ZSM的催化剂，考察了生物油水蒸气催化重整制氢的催化性能、S/C和电流对催化重整性能的影响，并通过对催化剂反应前后的结构进行了表征分析。结果表明：含Ni比例相同的Ni/ZSM催化剂与Ni/A1203催化剂相比，相同条件下的碳转化率和氢产率都有所提高；反应温度、S/C和电流明显地提高了碳转化率和氢产率；在400℃、S/C=17、I=3.5A时，生物油达到完全转化和92.6％的氢产率。
中国科学技术大学
博士
物理化学
李全新
2010
中文
TB383;TB34
2011-06-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）