贵金属/聚合物纳米复合材料的制备、表征及抗菌性能的研究
贵金属纳米材料由于小的尺寸和大的比表面积而具有一些常规粗晶材料所不具有的特殊的光学、电学、磁学以及力学等性能，同时具备较高的传热导电性、催化特性及抗菌性等性能，这些性能的具备使其在电子、医药、化工、军事以及航空航天等众多领域得到广泛的应用。但是由于金属纳米粒子的表面作用能很强，纳米粒子之间极易团聚，从而失去纳米粒子体系所有的独特性能。而水性聚氨酯作为一种高分子聚合物，具备无毒、无污染、易加工以及节约能源等优点被广泛的应用于生活中的各方面，如果将其作为一种稳定剂，使其与贵金属纳米粒子进行复合，就可以制备出一种新型的贵金属/聚合物纳米复合材料，使其不但保持了贵金属纳米粒子所具有的光、电、磁、热等方面的特性，还能提高其分散性和稳定性，并且可以赋予贵金属纳米粒子柔韧性和易加工等高聚物的优良性能，大大拓展其应用领域的同时还能提高其实际应用效果。
本文的主要研究内容和结果如下:
(1)采用水热法，以AgNO3、CuCl2、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)以及乙二醇等为原料制备了银纳米线。研究了反应温度、反应时间及CuCl2浓度对产物微观形貌的影响。通过X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等检测手段对其结构和性能进行了表征。同时，将所制得的银纳米线作为联吡啶钌[Ru(bpy)32+]电化学发光(ECL)的工作电极对其催化机理进行了研究。结果表明:在反应温度为165℃、反应时间为1h、CuCl2浓度为4mmol/L时，制备出的银纳米线具有面心立方结构，且长度约为13μm，长径比约为75;与普通银丝电极相比，由于具有较高的比表面积和较独特的催化特性，银纳米线电极更适合作为Ru(bpy)32+ECL的工作电极。
(2)采用化学还原法以AgNO3、NaBH4、HAuCl4、1,4-二巯基-2，3-丁二醇(DTET)以及柠檬酸钠为原料，制备出了尺寸约为1Onm的银纳米粒子和表面改性后的金纳米粒子;同时，以聚酯多元醇(YA7720)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)/N-甲基二乙醇胺(MDEA)等为主要原料，采用自乳化法制备出了阴离子型水性聚氨酯乳液和阳离子型水性聚氨酯乳液，并通过直接共混法和原位生成法合成了银/阴离子型水性聚氨酯纳米复合材料和金/阳离子型水性聚氨酯纳米复合材料。通过红外光谱分析(FTIR)、紫外光谱分析(UV)，透射电镜(TEM)以及X-射线光电子能谱分析(XPS)等测试手段对所制备出的复合材料进行表征。同时，采用牛津杯法对制备出的复合材料进行抗菌试验。结果表明:复合材料中金、银纳米粒子尺寸处于纳米级，并呈现出规整的球形;复合材料中水性聚氨酯的存在，对金属纳米粒子起到了一定的稳定作用，提高了其分散性;复合材料不仅保持了贵金属纳米粒子良好的抗菌性，而且水性聚氨酯的存在对贵金属纳米粒子的抗菌性具有明显的促进作用，具有一定的协同作用。
银纳米线;贵金属纳米粒子;水性聚氨酯;贵金属/聚合物纳米复合材料;抗菌性能;催化机理
武汉理工大学
硕士
化学工艺
朱岩
2012
中文
TB383;TB333
66
2013-04-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）