納米氧化鎂的摻雜、復(fù)合材料的制備與性能.pdf

1、納米氧化鎂作為一種新型的無(wú)機(jī)材料,呈現(xiàn)出了獨(dú)特的光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、熱學(xué)和機(jī)械性能。納米氧化鎂的摻雜、復(fù)合材料在許多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用,特別是在抗菌和與光學(xué)薄膜方面有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。摻雜可以產(chǎn)生多種晶格缺陷,改變母體的物理化學(xué)性質(zhì)。本文選擇了與鎂離子半徑(0.066nm)相近的鋰離子(0.068nm)對(duì)納米氧化鎂進(jìn)行摻雜,研究了鋰摻雜對(duì)納米氧化鎂的結(jié)構(gòu)、形貌和抗菌性能的影響,并對(duì)鋰摻雜促進(jìn)納米氧化鎂抗菌性能的機(jī)理進(jìn)行了初步的探討。另一方面,將

2、納米氧化鎂與聚酰亞胺功能材料進(jìn)行復(fù)合,在沒(méi)有引入任何偶聯(lián)劑或表面修飾劑的條件下,制備出相容性好的納米氧化鎂/聚酰亞胺復(fù)合材料,研究了復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)形貌和光學(xué)性能,并探討了納米氧化鎂和聚酰亞胺相互作用的機(jī)理。主要包括以下幾個(gè)方面:
　　采用溶膠-凝膠法,以硝酸鎂和硝酸鋰為原料,檸檬酸為絡(luò)合劑,制備出了不同摻鋰量的納米氧化鎂粉體。XRD分析表明,前驅(qū)體均為無(wú)定形態(tài),經(jīng)600°C煅燒后得到粉體都是方鎂石結(jié)構(gòu)。鋰摻入氧化鎂中會(huì)在29°附近

3、出現(xiàn)一個(gè)未知峰,這可能是由于鋰摻入后產(chǎn)生的晶格缺陷引起的。隨著摻鋰量的增加,氧化鎂相的衍射峰強(qiáng)度不斷增強(qiáng),晶粒尺寸逐漸變大,片狀形貌越來(lái)越明顯。表明鋰的摻入使得氧化鎂粉體的結(jié)晶更趨完整,結(jié)晶度進(jìn)一步提高。但當(dāng)摻鋰量達(dá)到10％時(shí),氧化鎂粉體中有少量的Li2CO3相析出。
　　選擇大腸桿菌(EscherichiaColi,E.coli)ATCC25922為實(shí)驗(yàn)菌種,用最小抑菌濃度和24h殺菌率來(lái)測(cè)試納米粉體的抗菌性能,結(jié)果表明,5%鋰

4、摻雜納米氧化鎂粉體的抑菌和殺菌性能最好,其對(duì)大腸桿菌(E.coli)的最小抑菌濃度(MIC)由純納米MgO的600ppm降到500ppm,500μg/mL粉體對(duì)大腸桿菌的24h殺菌率達(dá)99.99%以上。鋰摻雜促進(jìn)納米氧化鎂的抗菌性能的機(jī)理是:鋰離子取代鎂離子后會(huì)產(chǎn)生氧空位,吸附氧后生成活性氧離子O2?,而活性氧離子O2?可以破壞細(xì)菌細(xì)胞壁并進(jìn)一步將它們殺死;同時(shí)鋰摻入后,粉體溶液pH值也逐漸增大,而活性氧離子O2?在堿性條件下更穩(wěn)定。當(dāng)

5、摻雜量為10%時(shí),由于Li2CO3相的存在,納米MgO含量相對(duì)減少,因而導(dǎo)致抗菌性能降低。
　　采用原位溶膠-凝膠法制備出了納米氧化鎂/聚酰亞胺的復(fù)合材料,因?yàn)槔昧司酆衔锏聂然玩V原子的絡(luò)合作用而沒(méi)有加入任何其他偶聯(lián)劑或表面活性劑,所以制得的復(fù)合材料相容性好,在紫外光區(qū)有良好的紫外屏蔽性能,在可見(jiàn)光區(qū)的透光率好。復(fù)合材料是無(wú)定形態(tài)的,其無(wú)機(jī)相氧化鎂呈球形,均勻的分散在有機(jī)相基體中,沒(méi)有出現(xiàn)明顯的相分離。另外,復(fù)合材料有很好的熱穩(wěn)