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1、國內(nèi)圖書分類號：TB34密級：公開國際圖書分類號：西南交通大學(xué)研究生學(xué)位論文基于暴露晶面調(diào)控制備高抗菌活性氧化鋅及其應(yīng)用研究年級二〇一五級姓名李丹申請學(xué)位級別工學(xué)碩士專業(yè)材料科學(xué)與工程指導(dǎo)老師周祚萬教授二〇一八年五月ClassifiedIndex:TB34U.D.C:SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisPREPARATIONOFHIGHANTIBACTERIALACTIVITYZNOCRYSTALBYCONTROLLINGFACETSEXPOSUREAN
2、DITSAPPLICATIONGrade:Postgraduate2015Candidate:DanLiAcademicDegreeAppliedfor:MasterDegreeSpeciality:MaterialsScienceandEngineeringSupervisor:ProfessorZuowanZhouMay,2018西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第I頁摘要納米氧化鋅(ZnO)具有抗菌活性，但納米級顆粒在加工和使用過程中常出現(xiàn)易團(tuán)聚和不穩(wěn)定等問題，這往往會嚴(yán)重影響其功能的發(fā)揮。相比而言，低維
3、結(jié)構(gòu)ZnO在微-納米尺度上具有特定的形貌結(jié)構(gòu)和不同的暴露晶面，其中具有高活性暴露晶面的亞微米級ZnO晶體材料有望體現(xiàn)出媲美于納米ZnO的抗菌活性，從而在抗菌領(lǐng)域蘊(yùn)藏著廣闊的應(yīng)用前景。本論文主要針對低維ZnO的晶面調(diào)控和性能提升，采用常壓水熱法獲得了具有不同形貌結(jié)構(gòu)和暴露晶面的低維ZnO，并以自制的低維ZnO為研究對象，探討了ZnO暴露晶面與其抗菌活性之間的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化了高活性ZnO的制備工藝條件，實(shí)現(xiàn)片層聚集花狀ZnO的常溫大批量制備，并將其加入到聚丙烯(PP)基體材料中得到高分子抗菌復(fù)合材料
4、。1.在常壓水熱體系中基于ZnO晶體極性表面的誘導(dǎo)作用，通過控制反應(yīng)條件，調(diào)控了具有不同形貌結(jié)構(gòu)和暴露晶面的低維ZnO生長，獲得了暴露{21?1?0}晶面族的片層聚集花狀ZnO；優(yōu)勢暴露{101?1}錐面族和{101?0}側(cè)面族，且存在一些(0001)晶面的海膽狀ZnO；主要暴露{101?0}側(cè)面族和一些(0001)晶面的六棱柱狀ZnO。2.采用抗菌率(GB/T21510-2008)和最小抑菌濃度(MIC)檢測方法(消毒技術(shù)規(guī)范2008版)對具有不同暴露晶面的低維結(jié)構(gòu)ZnO的抗菌活性進(jìn)行了評價(jià)。結(jié)果表明，片
5、層聚集花狀ZnO濃度為0.5g/L時(shí)對大腸桿菌(E.coli)和金黃色葡萄球菌(S.aureus)的抗菌率均在99.99%以上。與海膽狀ZnO(對E.coli和S.aureus的MIC值分別為600和800mg/L)和六棱柱狀ZnO(對E.coli和S.aureus的MIC值均大于1000mg/L)相比，片層聚集花狀ZnO對E.coli和S.aureus的MIC值分別低至200和300mg/L。3.結(jié)合不同暴露晶面對ZnO體系中相關(guān)的Zn2+溶出、活性物質(zhì)H2O2產(chǎn)生和表面氧空位形成的影響，探討了低維ZnO
6、的抗菌機(jī)理，發(fā)現(xiàn)在無光條件下通過ZnO晶體的不同活性晶面暴露可以調(diào)控ZnO表層氧空位濃度及其催化產(chǎn)生的H2O2含量，從而說明具有不同暴露晶面的低維結(jié)構(gòu)ZnO表現(xiàn)出不同的催化抗菌活性。4.在系統(tǒng)優(yōu)化ZnO批量制備的工藝條件的基礎(chǔ)上，以具有高活性的低維結(jié)構(gòu)ZnO作為放大對象，獲得了暴露晶面可控、抗菌活性優(yōu)異且可重復(fù)性好的片層聚集花狀ZnO。通過共混擠出的加工方法可以將ZnO抗菌劑均勻地分散于PP基體材料中制備高分子西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第II頁抗菌復(fù)合材料。當(dāng)片層聚集花狀ZnO抗菌劑的添加量為0.5wt
7、%時(shí)，該高分子復(fù)合材料的抗菌率高于95%，并在自然老化的過程中體現(xiàn)出長效抗菌性能。研究結(jié)果顯示，自制的復(fù)合材料不但具有優(yōu)異的抗菌性能，而且具備良好的抗菌長效性。關(guān)鍵詞：低維氧化鋅；暴露晶面；催化抗菌活性；晶面調(diào)控；性能提升；復(fù)合材料西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第III頁AbstractNanosizedzincoxide(ZnO)displaysantibacterialactivity.However,itsperformanceisseverelyhinderedbytheagglomerationa
8、ndinstabilityofthenanostructureduringprocessingandapplication.Low-dimensionalZnOatmicro/nano-scalepossessesspecificmorphologiesanddifferentexposedcrystalfacets,andthesub-micronZnOcrystalwithhighlyactiveexpose
