无机酸及铁离子掺杂聚苯胺涂层光热杀菌性能的研究

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对公共设施表面进行消毒灭菌,能有效减少由接触带来的细菌感染。光热杀菌作为一种新型的杀菌技术,具有便捷、绿色,快速、广谱杀菌等优点。聚苯胺被认为是最具发展潜力的光热材料之一。本文致力于制备一种快速、高效、可长期使用的聚苯胺光热涂层,将其用于表面杀菌,并研究掺杂对聚苯胺光热杀菌性能的影响。本文首先制备了硫酸、盐酸、磷酸掺杂的聚苯胺,基于静电吸附作用制备聚苯胺涂层,利用FT-IR、UV-vis和XRD探究材料的结构和物化性质。通过光照升温实验考察材料光热转换能力,采用平板计数法评价酸掺杂聚苯胺涂层的光热杀菌性能。实验结果表明:酸掺杂聚苯胺比脱掺杂聚苯胺具有更高的光热转换能力,酸掺杂聚苯胺涂层具备良好的光热杀菌性能。进一步考察聚苯胺负载量和照射距离对杀菌性能的影响。结果表明,聚苯胺负载量与杀菌能力呈正相关。在照射距离与杀菌性能的关系中,同时考察了杀菌率与重复使用性能,发现杀菌率与照射距离呈负相关,重复使用性与照射距离呈正相关。综合以上各项因素,在浓度0.125 g/L、距离3 cm时,聚苯胺涂层同时具备高的杀菌率和良好的重复使用性。为了提升材料的光热转换效率和涂层的杀菌能力,在制备的硫酸掺杂聚苯胺中加入不同比例的Fe Cl3,并制备铁离子掺杂聚苯胺涂层。结合酸掺杂聚苯胺的结构探究铁离子掺杂对聚苯胺吸光性能、结晶程度、形貌、热稳定性、光热转换能力等性能的影响,最后测试涂层的杀菌性能。实验结果表明:铁离子与聚苯胺中的胺基发生了络合作用,在铁离子掺杂比例在一定范围时,铁离子均匀掺入聚苯胺纳米线,并使材料的热稳定性和可见光范围的吸光能力明显提高。杀菌实验显示,铁离子掺杂聚苯胺涂层的光热杀菌性能大幅提高,杀菌率可达100%。
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