Cu-Ag纳米材料的制备及性能研究

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Cu纳米颗粒和Ag纳米颗粒在抗菌和光催化等多个领域都有广泛应用。近年来,由于抗生素的过量使用导致多数细菌产生耐药性,而用金属纳米颗粒作为抗菌剂,细菌不易产生耐药性。同时,水资源的大量污染急需高效催化剂对有机污染物进行降解,Ag和Cu纳米颗粒组成的双金属纳米颗粒对染料的降解具有重要意义。本文采用化学还原法,以CTAB和PVP为分散剂,以次亚磷酸钠和柠檬酸钠为还原剂,制备出了Cu-Ag双金属纳米颗粒。XRD结果表明制备出Cu-Ag双金属纳米颗粒。TEM表明,许多粒径为5~10 nm的纳米颗粒被高分子有机物包裹着形成150 nm左右的自组装微纳结构Cu-Ag纳米颗粒。热重分析表明制备的Cu-Ag纳米颗粒的热稳定性高于Cu纳米颗粒。Cu-Ag纳米颗粒在室温下放置三个月后,仅有少量的铜被氧化为Cu2O。采用理论与实验结合的方式,研究了分散剂对Cu-Ag纳米颗粒形貌结构的影响。通过分子动力学模拟了PVP、CTAB及其组合对Cu-Ag双金属纳米体系结构和稳定性的影响。结合实验结果,PVP、CTAB与Cu、Ag离子摩尔比分别为0.35、0.2及以上时才能制备出分散性良好的球状自组装微纳结构Cu-Ag纳米颗粒。采用平板计数法、琼脂圆盘扩散法和微量肉汤稀释法,以Cu纳米颗粒、Ag纳米颗粒为对照组,研究了Cu-Ag纳米颗粒的抗菌性能。Cu-Ag纳米颗粒对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的MIC值均为2μg/m L,MBC值均为4μg/m L;对白色念珠菌的MIC值和MBC值均为2μg/m L,在很低的浓度下即有良好的抗菌活性。其次,采用CCK-8法检测了Cu-Ag纳米颗粒与L929细胞共培养24 h时细胞的活力变化。结果表明,Cu纳米颗粒、Ag纳米颗粒和Cu-Ag纳米颗粒在MIC,2×MIC下细胞增殖率都高于70%,对细胞基本没有毒性。还研究了所制备材料对亚甲基蓝和甲基橙的氧化性光催化降解效率,结果表明,Cu-Ag0.3纳米颗粒和Cu-Ag0.5纳米颗粒对亚甲基蓝和甲基橙的光催化降解效率比单金属Ag纳米颗粒或Cu纳米颗粒更高。在40分钟光照下,Cu-Ag0.5纳米颗粒对亚甲基蓝和甲基橙的氧化性光催化降解效率分别高达98.24%和82.96%。本文采用化学还原法制备出的自组装微纳结构Cu-Ag纳米颗粒,稳定性较好,抗菌性能和光催化降解性能优良,具有广泛的应用前景。
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