银基纳米复合材料的制备及其抗菌与光催化降解抗生素研究

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近年来,由于抗生素被大量滥用,致使环境中抗生素含量超标,进而诱导产生抗药性细菌或基因,给生态环境和公共卫生安全造成潜在的威胁。因此,研究开发具有广谱抗菌、环保低毒并兼具光催化活性的新型材料就显得尤为重要。在这类材料中,银基纳米复合材料大多兼具抗菌特性和光催化活性,成为无机材料领域的研究热点。本论文的工作内容及结果如下:(1)利用具有良好生物相容性的聚吡咯(PPy)对纳米银进行包覆并负载在还原氧化石墨烯上,采用水热法成功合成了PPy@Ag/r GO三元纳米复合材料,通过扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对该三元纳米复合材料的形貌结构进行了表征,考察了该复合材料的抑菌效果和光催化活性。结果表明,PPy@Ag NPs在还原氧化石墨烯纳米薄片上分布良好;与相同浓度的Ag NPs相比,PPy@Ag/r GO对革兰氏阴性细菌(大肠杆菌)具有增强的抗菌活性,添加聚吡咯有助于提高纳米银的稳定性,并能够在抗菌过程中减少纳米银的损失,经过数个循环后,PPy@Ag/r GO纳米材料的抗菌率仍可保持在90%以上;在可见光辐照下,该三元复合材料对四环素(TC)的光催化降解效率达到80.88%,循环实验结果表明,该复合材料具有良好的光催化稳定性。(2)以碳纳米管(CNT)为载体,通过化学沉积法构建了一种兼具光催化及抗菌性能的氯化银/碳纳米管/石墨相氮化碳(Ag Cl/CNT/g-C3N4)复合材料。材料表征测试结果表明,Ag Cl纳米颗粒沉积在CNT上,二维g-C3N4(CN)有利于Ag Cl/CNTs均匀分散。通过在可见光辐照下光催化降解水中TC考察了该复合材料的光催化性能,结果表明,经可见光辐照100 min,Ag Cl/CNTs/CN对水中TC的光催化降解效率可达86.44%,是纯CN和Ag Cl/CN的光催化降解效率的3倍;此外,Ag Cl/CNTs/CN复合材料对大肠杆菌(E.coli)具有很强的抑制作用。(3)通过水热法合成了可磁回收的AgCrO2/γ-Fe2O3/HNTs纳米复合材料。表征测试结果显示,AgCrO2和γ-Fe2O3纳米颗粒能够很好地生长在埃洛石纳米管上;在可见光照射下,制备的AgCrO2/γ-Fe2O3/HNT复合材料对抗生素环丙沙星(CIP)表现出优良的光催化降解性能,降解效率达到76%,空穴和超氧化物自由基在光催化降解CIP反应体系中是主要的活性物种,发挥重要作用;该复合物对大肠杆菌(E.coli)具有优良的抗菌活性,在24 h内,抗菌率达到98%。
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