光催化抗菌药物的制备及其性能研究

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光催化抗菌药物由于其高效、广谱、无毒(低毒)、持久且环境友好等特点,越来越受到人们的广泛关注。鉴于此,本论文制备了一系列光催化抗菌药物,包括钠基膨润土/g-C3N4及其Ag复合药物、多孔-g-C3N4及其Ag复合药物、薄层g-C3N4及其酸化改性药物,系统研究了各产物的结构形貌、光吸收性能以及抗菌活性,结论如下:  (1)采用煅烧法成功制备了钠基膨润土/g-C3N4复合物,并进一步通过原位化学还原法制备了不同掺银量的Ag/钠基膨润土/g-C3N4复合抗菌药物。采用XRD、FT-IR、TEM、UV-vis DRS、PL等方法对药物的结构和性能进行了表征,采用菌液逐级稀释法与平板菌落计数法,考查了药物的抗菌性能。抗菌实验结果表明,钠基膨润土/g-C3N4具有一定的抗菌活性,掺银复合药物-Ag/钠基膨润土/g-C3N4具有比钠基膨润土/g-C3N4更强的抗菌性能,且随掺银量的增加抗菌性能也逐渐增强。  (2)以二氰二胺为原料、SiO2为致孔剂,采用煅烧法与侵蚀法相结合成功制备了多孔g-C3N4,并进一步通过原位化学还原法制备了不同掺银量的Ag/多孔g-C3N4复合抗菌药物。采用XRD、TEM、FT-IR、UV-vis DRS、PL等方法对药物的结构和性能进行了表征,采用菌液逐级稀释法与平板菌落计数法,考查了药物的抗菌性能。抗菌实验结果表明,多孔g-C3N4具有一定的抗菌活性,掺银复合药物-Ag/多孔g-C3N4具有比多孔g-C3N4更强的抗菌性能,且随掺银量的增加抗菌活性总体增强。其中,Ag/多孔g-C3N4(3%)的抗菌活性最强。  (3)采用热聚合法制备了石墨相g-C3N4,通过机械研磨、超声剥离法制备了薄层g-C3N4,进一步对薄层g-C3N4进行酸化处理,制备了酸化薄层g-C3N4。采用XRD、FT-IR、TEM、UV-vis DRS、光电流和Zeta电位等方法对药物的结构和性能进行了表征,采用菌液逐级稀释法与平板菌落计数法相结合,考查了药物的抗菌性能。抗菌实验结果表明,三种药物的抗菌活性大小依次为酸化薄层g-C3N4>薄层g-C3N4>体相g-C3N4。  (4)研究药物抗菌机理发现,其抗菌性能增强的主要原因在于:对可见光的吸收利用率增强;光生电子和空穴的分离效率增强;银与多孔g-C3N4或钠基膨润土/g-C3N4之间存在协同抗菌作用;g-C3N4表面电荷性质的改变,提高了其对细菌的吸附作用。
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