氧化石墨烯复合材料对病原菌的抗菌效应研究

发布时间：2017-09-11 03:40

  本文关键词：氧化石墨烯复合材料对病原菌的抗菌效应研究

  更多相关文章： 氧化石墨烯 银纳米颗粒 禾谷镰刀菌 氮化碳 大肠杆菌 抗菌

【摘要】：随着农药和抗生素的长期大量使用,越来越多的抗药性很强的超级细菌产生。寻找一种能代替传统药物的高效安全杀菌新材料一直是众多研究者的努力方向。其中纳米材料杀菌,这种被认为细菌无法产生抗性的杀菌方式一直是研究热点。基于以上研究背景,以氧化石墨烯为基础,分别对其进行了银纳米颗粒和氮化碳纳米片修饰,并研究了修饰后复合材料的杀菌效果和机理。主要内容和结果如下:(1)GO-AgNPs通过静电自组装合成,在水中有很好的分散性。在9.37μg/mL的浓度下材料对禾谷镰刀菌的致死率达到99.9%。而单独的GO和AgNPs达到相同的效果却分别需要250μg/mL和12.45μg/mL的浓度。TEM和SEM的结果表明,GO-AgNPs拥有比GO和AgNPs更强的杀菌效果是因为他们之间的协同作用。并且,离体叶片试验的结果表明,GO-AgNPs可以很好的抑制禾谷镰刀菌孢子引起的病变区域增大,有效防止作物被真菌感染。(2)以尿素为原料合成g-C_3N_4,然后加入1%的GO通过超声合成GO/g-C_3N_4。以大肠杆菌为实验对象,结果表明100μg/mL的复合材料在2 h的可见光照下,可以杀死97.9%的大肠杆菌,在相同的实验条件下,g-C_3N_4只能杀死19.8%的大肠杆菌。通过捕获剂实验和SEM发现是GO/g-C_3N_4在光照条件下产生的带正电荷的空穴起到了主要杀菌作用,空穴有很强的氧化能力,与细胞膜接触后将细胞膜氧化变形甚至破裂,从而导致细菌死亡。因为GO可以有效地接受和传递光生电子,增强电子和空穴的分离效率,所以GO/g-C_3N_4的杀菌效果比g-C_3N_4好。而且经过4次循环使用,GO/g-C_3N_4的抗菌能力几乎没有衰减。
【关键词】：氧化石墨烯 银纳米颗粒 禾谷镰刀菌 氮化碳 大肠杆菌 抗菌
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ127.11;TB33
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 缩写名词表10-11
• 第一章 绪论11-23
• 1 纳米材料用于杀菌11-15
• 1.1 金属的杀菌应用12-13
• 1.2 金属氧化物的杀菌应用13-14
• 1.3 自然产物的抗菌14-15
• 1.4 碳基纳米材料的杀菌15
• 2 碳基纳米材料的物理化学特征对抗菌的影响15-18
• 2.1 横向尺寸大小对杀菌性能影响15-17
• 2.2 材料层数对杀菌性能影响17
• 2.3 材料形貌对杀菌性能影响17
• 2.4 材料的表面修饰对杀菌性能影响17-18
• 2.5 分散性和聚合性对杀菌性能影响18
• 3 石墨烯类材料的杀菌机制18-22
• 3.1 石墨烯类材料边缘的刀片机制19-20
• 3.2 石墨烯类材料氧化压力机制20-21
• 3.3 石墨烯类材料的包裹机制21-22
• 4 课题研究意义及设计22-23
• 第二章 氧化石墨烯负载银纳米颗粒对禾谷镰刀菌的抗菌研究23-41
• 1 前言23-24
• 2 材料与方法24-29
• 2.1 试验药品24-25
• 2.2 实验仪器25
• 2.3 石墨烯的制备25-26
• 2.4 银纳米颗粒的制备26
• 2.5 GO-AgNPs纳米复合物的制备26
• 2.6 禾谷镰刀菌的培养26-27
• 2.7 GO-AgNPs纳米复合物的抗菌性实验27-28
• 2.8 GO-AgNPs菌丝的形态观察28
• 2.9 观察孢子的形态28
• 2.10 GO-AgNPs纳米复合材料释放银离子的速率28
• 2.11 植物生长条件和植物病原体接种分离叶片试验28-29
• 3 结果与分析29-40
• 3.1 GO-AgNPs纳米复合材料的表征29-33
• 3.2 GO-AgNPs纳米复合材料抗真菌实验33-35
• 3.3 菌丝与材料作用后形貌的改变35-36
• 3.4 孢子与材料作用后的TEM和SEM36-38
• 3.5 材料在离体叶片上的抑菌效果38-39
• 3.6 GO-AgNPs中银离子的释放速率39-40
• 4 总结40-41
• 第三章 氧化石墨烯负载氮化碳的光催化抗菌研究41-60
• 1 前言41-42
• 2 材料与方法42-44
• 2.1 试验药品42
• 2.2 试验仪器42-43
• 2.3 GO/g-C_3N_4的制备43
• 2.4 GO/g-C_3N_4抗菌性能的测定43-44
• 2.5 大肠杆菌的形态分析44
• 2.6 荧光染色实验44
• 3 结果与分析44-58
• 3.1 GO/g-C_3N_4纳米复合材料性能和表征44-49
• 3.2 GO/g-C_3N_4纳米复合材料的抗菌测试49-51
• 3.3 荧光染色测定细菌死亡率和细胞膜的完整性51-52
• 3.4 大肠杆菌形貌观察52-53
• 3.5 GO/g-C_3N_4的光催化杀菌机制53-55
• 3.6 杀菌效果增强机理55-56
• 3.7 GO/g-C_3N_4的重复利用率56-57
• 3.8 GO/g-C_3N_4对细胞的毒性测试57-58
• 4 总结58-60
• 全文总结60-61
• 参考文献61-71
• 致谢71

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 ;科学家首次用纳米管制造出石墨烯带[J];电子元件与材料;2009年06期

2 ;石墨烯研究取得系列进展[J];高科技与产业化;2009年06期

3 ;新材料石墨烯[J];材料工程;2009年08期

4 ;日本开发出在蓝宝石底板上制备石墨烯的技术[J];硅酸盐通报;2009年04期

5 马圣乾;裴立振;康英杰;;石墨烯研究进展[J];现代物理知识;2009年04期

6 傅强;包信和;;石墨烯的化学研究进展[J];科学通报;2009年18期

7 ;纳米中心石墨烯相变研究取得新进展[J];电子元件与材料;2009年10期

8 徐秀娟;秦金贵;李振;;石墨烯研究进展[J];化学进展;2009年12期

9 张伟娜;何伟;张新荔;;石墨烯的制备方法及其应用特性[J];化工新型材料;2010年S1期

10 万勇;马廷灿;冯瑞华;黄健;潘懿;;石墨烯国际发展态势分析[J];科学观察;2010年03期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 成会明;;石墨烯的制备与应用探索[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

2 钱文;郝瑞;侯仰龙;;液相剥离制备高质量石墨烯及其功能化[A];中国化学会第27届学术年会第04分会场摘要集[C];2010年

3 张甲;胡平安;王振龙;李乐;;石墨烯制备技术与应用研究的最新进展[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集（第3分册）[C];2010年

4 赵东林;白利忠;谢卫刚;沈曾民;;石墨烯的制备及其微波吸收性能研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集（第7分册）[C];2010年

5 沈志刚;李金芝;易敏;;射流空化方法制备石墨烯研究[A];颗粒学最新进展研讨会——暨第十届全国颗粒制备与处理研讨会论文集[C];2011年

6 王冕;钱林茂;;石墨烯的微观摩擦行为研究[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年

7 赵福刚;李维实;;树枝状结构功能化石墨烯[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年

8 吴孝松;;碳化硅表面的外延石墨烯[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年

9 周震;;后石墨烯和无机石墨烯材料:计算与实验的结合[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年

10 周琳;周璐珊;李波;吴迪;彭海琳;刘忠范;;石墨烯光化学修饰及尺寸效应研究[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 姚耀;石墨烯研究取得系列进展[N];中国化工报;2009年

2 刘霞;韩用石墨烯制造出柔性透明触摸屏[N];科技日报;2010年

3 记者 王艳红;“解密”石墨烯到底有多奇妙[N];新华每日电讯;2010年

4 本报记者 李好宇 张們捷(实习) 特约记者 李季;石墨烯未来应用的十大猜想[N];电脑报;2010年

5 证券时报记者 向南;石墨烯贵过黄金15倍 生产不易炒作先行[N];证券时报;2010年

6 本报特约撰稿 吴康迪;石墨烯 何以结缘诺贝尔奖[N];计算机世界;2010年

7 记者 谢荣　通讯员 夏永祥 陈海泉 张光杰;石墨烯在泰实现产业化[N];泰州日报;2010年

8 本报记者 纪爱玲;石墨烯：市场未启 炒作先行[N];中国高新技术产业导报;2011年

9 周科竞;再说石墨烯的是与非[N];北京商报;2011年

10 王小龙;新型石墨烯材料薄如纸硬如钢[N];科技日报;2011年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 吕敏;双层石墨烯的电和磁响应[D];中国科学技术大学;2011年

2 罗大超;化学修饰石墨烯的分离与评价[D];北京化工大学;2011年

3 唐秀之;氧化石墨烯表面功能化修饰[D];北京化工大学;2012年

4 王崇;石墨烯中缺陷修复机理的理论研究[D];吉林大学;2013年

5 盛凯旋;石墨烯组装体的制备及其电化学应用研究[D];清华大学;2013年

6 伊丁;石墨烯吸附与自旋极化的第一性原理研究[D];山东大学;2015年

7 梁巍;基于石墨烯的氧还原电催化剂的理论计算研究[D];武汉大学;2014年

8 王义;石墨烯的模板导向制备及在电化学储能和肿瘤靶向诊疗方面的应用[D];复旦大学;2014年

9 刘明凯;带状石墨烯纳米复合材料的制备及其性能研究[D];复旦大学;2014年

10 刘勇;智能化及掺杂改性石墨烯的研究及应用[D];复旦大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 詹晓伟;碳化硅外延石墨烯以及分子动力学模拟研究[D];西安电子科技大学;2011年

2 王晨;石墨烯的微观结构及其对电化学性能的影响[D];北京化工大学;2011年

3 苗伟;石墨烯制备及其缺陷研究[D];西北大学;2011年

4 蔡宇凯;一种新型结构的石墨烯纳米器件的研究[D];南京邮电大学;2012年

5 金丽玲;功能化石墨烯的酶学效应研究[D];苏州大学;2012年

6 黄凌燕;石墨烯拉伸性能与尺度效应的研究[D];华南理工大学;2012年

7 刘汝盟;石墨烯热振动分析[D];南京航空航天大学;2012年

8 雷军;碳化硅上石墨烯的制备与表征[D];西安电子科技大学;2012年

9 于金海;石墨烯的非共价功能化修饰及载药系统研究[D];青岛科技大学;2012年

10 李晶;高分散性石墨烯的制备[D];上海交通大学;2013年

，

本文编号：828443