基于石墨烯类抗菌材料的制备与性能研究
发布时间：2023-04-16 17:34
近年来,微生物以及病原菌污染已成为全球关注的重大问题,对人类的健康和安全造成了严重的影响。病原微生物引起的微生物感染或交叉感染在各种环境中都有发生。石墨烯类材料因其独特的物理化学结构在诸多领域都展现出巨大的潜力,并且其与微生物独特的作用方式使其在抗菌领域崭露头角。但是,随着抗菌产品种类与数量的不断增加,微生物的耐药性不断增强,导致人们对于抗菌剂的要求也越来越高。卤胺化合物因其广谱杀菌、稳定、长效、效率高且抗菌功能可再生等优点而备受关注。在此基础上,开发高效、安全、持久的新型复合型抗菌剂以应对日益增长的市场要求势在必行。首先,以氯丙基三乙氧基硅烷和5,5-二甲基海因为原料,制备出了硅氧烷类卤胺聚合物前驱体PSPH,并通过表面接枝改性的方式接枝到氧化石墨烯(GO)表面。采用红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)对产物进行表征,证明卤胺聚合物前驱体PSPH是通过化学改性的方法接枝到GO的表面,根据扫描电子显微镜(SEM)发现改性未对GO的结构造成很大的影响。经过氯化处理后的产物GO-PSPH-Cl具有优良的抗菌性能,能够分别在30 min和10 min内杀死接种量为6.74 lo...
【文章页数】：115 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 石墨烯类材料
1.2.1 石墨烯以及氧化石墨烯概述
1.2.2 氧化石墨烯的制备
1.2.3 氧化石墨烯的结构
1.2.4 氧化石墨烯的抗菌性能
1.2.5 氧化石墨烯的抗菌机理
1.2.6 氧化石墨烯的抗菌功能改性
1.3 抗菌剂概述
1.4 卤胺类抗菌剂
1.4.1 环状卤胺化合物
1.4.2 非环状卤胺化合物
1.4.3 环状/非环状卤胺复合型化合物
1.4.4 卤胺类抗菌剂在国内外的应用现状
1.5 课题研究内容与意义
1.5.1 课题研究意义
1.5.2 课题研究内容
参考文献
第二章 硅烷类卤胺接枝改性氧化石墨烯的制备及性能研究
2.1 引言
2.2 实验材料和仪器
2.2.1 实验材料
2.2.2 实验仪器
2.3 实验方法
2.3.1 氧化石墨烯的制备
2.3.2 卤胺聚合物前驱体5,5-二甲基-3-(3’-三乙氧基硅丙基)乙内酰脲(PSPH)的制备
2.3.3 氧化石墨烯的接枝改性
2.3.4 样品氯化处理以及活性氯含量的滴定
2.3.5 样品表面形态以及结构性能测试
2.3.6 样品抗菌性能测试
2.4 结果与讨论
2.4.1 改性氧化石墨烯的光谱分析
2.4.2 改性氧化石墨烯的结构分析
2.4.3 改性氧化石墨烯的表面形貌分析
2.4.4 改性氧化石墨烯的热重分析
2.4.5 改性氧化石墨烯的抗菌性能分析
2.5 本章小结
参考文献
第三章 烯烃类卤胺原位聚合改性氧化石墨烯的制备及性能研究
3.1 引言
3.2 实验材料和仪器
3.2.1 实验材料
3.2.2 实验仪器
3.3 实验方法
3.3.1 氧化石墨烯的制备
3.3.2 卤胺单体前驱体3-(3'-丙烯酸丙酯)-5,5-二甲基乙内酰脲(APDMH)的制备
3.3.3 氧化石墨烯的原位聚合改性
3.3.4 样品氯化处理以及活性氯含量的滴定
3.3.5 样品表面形态以及结构性能测试
3.3.6 样品抗菌性能测试
3.3.7 样品活性氯释放以及储存稳定性测试
3.4 结果与讨论
3.4.1 改性氧化石墨烯的光谱分析
3.4.2 改性氧化石墨烯的结构分析
3.4.3 改性氧化石墨烯的表面形貌分析
3.4.4 改性氧化石墨烯的热重分析
3.4.5 改性氧化石墨烯的活性氯释放性能分析
3.4.6 改性氧化石墨烯的储存稳定性分析
3.4.7 改性氧化石墨烯的抗菌性能分析
3.5 本章小结
参考文献
第四章 季铵盐类卤胺非共价改性氧化石墨烯的制备及性能研究
4.1 引言
4.2 实验材料和仪器
4.2.1 实验材料
4.2.2 实验仪器
4.3 实验方法
4.3.1 氧化石墨烯的制备
4.3.2 季铵盐类卤胺聚合物前驱体的制备
4.3.3 氧化石墨烯/季铵盐复合水凝胶(GQH)的制备
4.3.4 氧化石墨烯/季铵盐复合气凝胶(GQA)的制备
4.3.5 样品活性氯含量滴定
4.3.6 改性后样品的表征
4.3.7 复合气凝胶的密度以及孔隙率测定
4.3.8 染料吸附动力学实验
4.3.9 气凝胶对有机溶剂和油类物质的吸附实验
4.3.10 样品抗菌性能测试
4.3.11 样品活性氯水体释放性能测试
4.4 结果与讨论
4.4.1 复合气凝胶GQA的构建原理
4.4.2 复合气凝胶GQA的分级多孔结构分析
4.4.3 复合气凝胶GQA的吸附动力学以及扩散模型分析
4.4.4 复合气凝胶GQA的吸附能力分析
4.4.5 复合气凝胶GQA的抗菌性能分析
4.4.6 复合气凝胶GQA的活性氯水体释放性能分析
4.5 本章小结
参考文献
第五章 吡咯氮掺杂石墨烯的化学法制备及性能研究
5.1 引言
5.2 实验材料和仪器
5.2.1 实验材料
5.2.2 实验仪器
5.3 实验方法
5.3.1 氧化石墨烯的制备
5.3.2 氮掺杂石墨烯的制备
5.3.3 氮掺杂石墨烯的表征
5.3.4 氮掺杂石墨烯的光催化降解性能测试
5.3.5 氮掺杂石墨烯的光催化抗菌性能测试
5.4 结果与讨论
5.4.1 氮掺杂石墨烯的结构分析
5.4.2 氮掺杂石墨烯的表面形貌分析
5.4.3 氮掺杂石墨烯的性能分析
5.4.4 氮掺杂石墨烯的光催化降解亚甲基蓝性能分析
5.4.5 氮掺杂石墨烯的光催化抗菌性能分析
5.5 本章小结
参考文献
第六章 C/TiO2复合碳量子点的制备及性能研究
6.1 引言
6.2 实验材料和仪器
6.2.1 实验材料
6.2.2 实验仪器
6.3 实验方法
6.3.1 聚乙二醇基-C/TiO2
((25 nm))量子点(PEG-C/TiO2
((25nm))-Dots)的制备
6.3.2 聚醚酰亚胺&聚乙二醇基-C/TiO2
((25 nm))量子点(PEI&PEG-C/TiO2
((25 nm))-Dots)的制备
6.3.3 聚乙二醇基-C/TiO2
((8 nm))量子点(PEG-C/TiO2
((8 nm))-Dotsi)的制备
6.3.4 碳量子点的表征
6.3.5 样品的可见光激发抗菌性能测试
6.3.6 细胞内活性氧物种(ROS)测试
6.3.7 脂质过氧化作用测试
6.3.8 膜损伤-活/死细菌染色测试
6.4 结果与讨论
6.4.1 碳量子点的光学特性分析
6.4.2 碳量子点的表面形貌分析
6.4.3 PEG-C/TiO2
((8 nm))-Dotsi的抗菌性能分析
6.4.4 PEG-C/TiO2
((25nm))-Dots和 PEI&PEG-C/TiO2
((25nm))-Dots的抗菌性能分析
6.4.5 可见光激发细胞内活性氧物种(ROS)生成分析
6.4.6 细胞膜脂质过氧化分析
6.4.7 膜损伤致活/死细菌染色荧光图像分析
6.5 本章小结
参考文献
第七章 卤胺改性氧化石墨烯负载棉织物的制备及性能研究
7.1 引言
7.2 实验材料和仪器
7.2.1 实验材料
7.2.2 实验仪器
7.3 实验方法
7.3.1 卤胺前驱体表面接枝改性氧化石墨烯的制备
7.3.2 卤胺前驱体表面接枝改性氧化石墨烯负载棉织物的制备
7.3.3 样品氯化处理以及活性氯含量的滴定
7.3.4 样品表面形态以及结构性能测试
7.3.5 样品抗菌性能测试
7.4 结果与讨论
7.4.1 改性棉织物的结构分析
7.4.2 改性棉织物的表面形貌分析
7.4.3 改性棉织物的耐紫外线性能分析
7.4.4 改性棉织物的疏水性能分析
7.4.5 改性棉织物的抗菌性能分析
7.4.6 改性棉织物的导电性能及其与抗菌活性的关系分析
7.5 本章小结
参考文献
主要结论与展望
主要结论
创新点
展望
致谢
附录 :作者在攻读博士学位期间发表的论文
本文编号：3791559
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【学位级别】：博士
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摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 石墨烯类材料
1.2.1 石墨烯以及氧化石墨烯概述
1.2.2 氧化石墨烯的制备
1.2.3 氧化石墨烯的结构
1.2.4 氧化石墨烯的抗菌性能
1.2.5 氧化石墨烯的抗菌机理
1.2.6 氧化石墨烯的抗菌功能改性
1.3 抗菌剂概述
1.4 卤胺类抗菌剂
1.4.1 环状卤胺化合物
1.4.2 非环状卤胺化合物
1.4.3 环状/非环状卤胺复合型化合物
1.4.4 卤胺类抗菌剂在国内外的应用现状
1.5 课题研究内容与意义
1.5.1 课题研究意义
1.5.2 课题研究内容
参考文献
第二章 硅烷类卤胺接枝改性氧化石墨烯的制备及性能研究
2.1 引言
2.2 实验材料和仪器
2.2.1 实验材料
2.2.2 实验仪器
2.3 实验方法
2.3.1 氧化石墨烯的制备
2.3.2 卤胺聚合物前驱体5,5-二甲基-3-(3’-三乙氧基硅丙基)乙内酰脲(PSPH)的制备
2.3.3 氧化石墨烯的接枝改性
2.3.4 样品氯化处理以及活性氯含量的滴定
2.3.5 样品表面形态以及结构性能测试
2.3.6 样品抗菌性能测试
2.4 结果与讨论
2.4.1 改性氧化石墨烯的光谱分析
2.4.2 改性氧化石墨烯的结构分析
2.4.3 改性氧化石墨烯的表面形貌分析
2.4.4 改性氧化石墨烯的热重分析
2.4.5 改性氧化石墨烯的抗菌性能分析
2.5 本章小结
参考文献
第三章 烯烃类卤胺原位聚合改性氧化石墨烯的制备及性能研究
3.1 引言
3.2 实验材料和仪器
3.2.1 实验材料
3.2.2 实验仪器
3.3 实验方法
3.3.1 氧化石墨烯的制备
3.3.2 卤胺单体前驱体3-(3'-丙烯酸丙酯)-5,5-二甲基乙内酰脲(APDMH)的制备
3.3.3 氧化石墨烯的原位聚合改性
3.3.4 样品氯化处理以及活性氯含量的滴定
3.3.5 样品表面形态以及结构性能测试
3.3.6 样品抗菌性能测试
3.3.7 样品活性氯释放以及储存稳定性测试
3.4 结果与讨论
3.4.1 改性氧化石墨烯的光谱分析
3.4.2 改性氧化石墨烯的结构分析
3.4.3 改性氧化石墨烯的表面形貌分析
3.4.4 改性氧化石墨烯的热重分析
3.4.5 改性氧化石墨烯的活性氯释放性能分析
3.4.6 改性氧化石墨烯的储存稳定性分析
3.4.7 改性氧化石墨烯的抗菌性能分析
3.5 本章小结
参考文献
第四章 季铵盐类卤胺非共价改性氧化石墨烯的制备及性能研究
4.1 引言
4.2 实验材料和仪器
4.2.1 实验材料
4.2.2 实验仪器
4.3 实验方法
4.3.1 氧化石墨烯的制备
4.3.2 季铵盐类卤胺聚合物前驱体的制备
4.3.3 氧化石墨烯/季铵盐复合水凝胶(GQH)的制备
4.3.4 氧化石墨烯/季铵盐复合气凝胶(GQA)的制备
4.3.5 样品活性氯含量滴定
4.3.6 改性后样品的表征
4.3.7 复合气凝胶的密度以及孔隙率测定
4.3.8 染料吸附动力学实验
4.3.9 气凝胶对有机溶剂和油类物质的吸附实验
4.3.10 样品抗菌性能测试
4.3.11 样品活性氯水体释放性能测试
4.4 结果与讨论
4.4.1 复合气凝胶GQA的构建原理
4.4.2 复合气凝胶GQA的分级多孔结构分析
4.4.3 复合气凝胶GQA的吸附动力学以及扩散模型分析
4.4.4 复合气凝胶GQA的吸附能力分析
4.4.5 复合气凝胶GQA的抗菌性能分析
4.4.6 复合气凝胶GQA的活性氯水体释放性能分析
4.5 本章小结
参考文献
第五章 吡咯氮掺杂石墨烯的化学法制备及性能研究
5.1 引言
5.2 实验材料和仪器
5.2.1 实验材料
5.2.2 实验仪器
5.3 实验方法
5.3.1 氧化石墨烯的制备
5.3.2 氮掺杂石墨烯的制备
5.3.3 氮掺杂石墨烯的表征
5.3.4 氮掺杂石墨烯的光催化降解性能测试
5.3.5 氮掺杂石墨烯的光催化抗菌性能测试
5.4 结果与讨论
5.4.1 氮掺杂石墨烯的结构分析
5.4.2 氮掺杂石墨烯的表面形貌分析
5.4.3 氮掺杂石墨烯的性能分析
5.4.4 氮掺杂石墨烯的光催化降解亚甲基蓝性能分析
5.4.5 氮掺杂石墨烯的光催化抗菌性能分析
5.5 本章小结
参考文献
第六章 C/TiO2复合碳量子点的制备及性能研究
6.1 引言
6.2 实验材料和仪器
6.2.1 实验材料
6.2.2 实验仪器
6.3 实验方法
6.3.1 聚乙二醇基-C/TiO2
((25 nm))量子点(PEG-C/TiO2
((25nm))-Dots)的制备
6.3.2 聚醚酰亚胺&聚乙二醇基-C/TiO2
((25 nm))量子点(PEI&PEG-C/TiO2
((25 nm))-Dots)的制备
6.3.3 聚乙二醇基-C/TiO2
((8 nm))量子点(PEG-C/TiO2
((8 nm))-Dotsi)的制备
6.3.4 碳量子点的表征
6.3.5 样品的可见光激发抗菌性能测试
6.3.6 细胞内活性氧物种(ROS)测试
6.3.7 脂质过氧化作用测试
6.3.8 膜损伤-活/死细菌染色测试
6.4 结果与讨论
6.4.1 碳量子点的光学特性分析
6.4.2 碳量子点的表面形貌分析
6.4.3 PEG-C/TiO2
((8 nm))-Dotsi的抗菌性能分析
6.4.4 PEG-C/TiO2
((25nm))-Dots和 PEI&PEG-C/TiO2
((25nm))-Dots的抗菌性能分析
6.4.5 可见光激发细胞内活性氧物种(ROS)生成分析
6.4.6 细胞膜脂质过氧化分析
6.4.7 膜损伤致活/死细菌染色荧光图像分析
6.5 本章小结
参考文献
第七章 卤胺改性氧化石墨烯负载棉织物的制备及性能研究
7.1 引言
7.2 实验材料和仪器
7.2.1 实验材料
7.2.2 实验仪器
7.3 实验方法
7.3.1 卤胺前驱体表面接枝改性氧化石墨烯的制备
7.3.2 卤胺前驱体表面接枝改性氧化石墨烯负载棉织物的制备
7.3.3 样品氯化处理以及活性氯含量的滴定
7.3.4 样品表面形态以及结构性能测试
7.3.5 样品抗菌性能测试
7.4 结果与讨论
7.4.1 改性棉织物的结构分析
7.4.2 改性棉织物的表面形貌分析
7.4.3 改性棉织物的耐紫外线性能分析
7.4.4 改性棉织物的疏水性能分析
7.4.5 改性棉织物的抗菌性能分析
7.4.6 改性棉织物的导电性能及其与抗菌活性的关系分析
7.5 本章小结
参考文献
主要结论与展望
主要结论
创新点
展望
致谢
附录 :作者在攻读博士学位期间发表的论文
本文编号：3791559
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