氧化石墨烯-殼聚糖復(fù)合膜的制備及其抑菌性和潤濕可控性的探究.pdf

1、自從2004年通過機(jī)械剝離的方法制備出來之后，石墨烯作為一種“明星材料”，其制備方法、性能表征、衍生物及復(fù)合材料的制備和應(yīng)用已經(jīng)被學(xué)者廣泛的探索和研究。氧化石墨烯是石墨烯最重要的衍生物之一，由于活性氧基團(tuán)的存在，其分散性、功能化及與其它物質(zhì)復(fù)合的能力明顯增強(qiáng)。目前，關(guān)于氧化石墨烯和有機(jī)物復(fù)合材料的制備和性能研究非?；钴S，而且由于復(fù)合材料具有優(yōu)異的性能，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到太陽能電池、生物傳感器、腫瘤檢測(cè)和治療等領(lǐng)域。殼聚糖作為一種天然氨基多

2、糖，由于氨基和羥基等活性基團(tuán)的存在，也具有較好的功能化和復(fù)合能力。本實(shí)驗(yàn)通過簡(jiǎn)單的一步真空抽濾的方法合成氧化石墨烯/殼聚糖層狀復(fù)合膜，并通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究了復(fù)合膜的抑菌性及其潤濕性與pH的關(guān)系。
　　本實(shí)驗(yàn)首先采用改進(jìn)的Staudenmaiers方法與超聲波聯(lián)合作用制備氧化石墨烯，通過透射電鏡觀察制得的氧化石墨烯的尺寸和形貌;然后將氧化石墨烯和殼聚糖配制成不同濃度比的混合溶液，通過簡(jiǎn)單的一步真空抽濾的方法制備氧化石墨烯/殼聚糖復(fù)合膜

3、，根據(jù)復(fù)合膜的性能優(yōu)化出制備復(fù)合膜的氧化石墨烯和殼聚糖比例，并通過掃面電子顯微鏡、拉伸試驗(yàn)機(jī)等表征出最優(yōu)復(fù)合膜的表面和截面形貌及力學(xué)性能等;接下來探究了氧化石墨烯/殼聚糖復(fù)合膜與細(xì)菌在固體培養(yǎng)基和液體培養(yǎng)基等不同環(huán)境下的相互作用——首先根據(jù)先前文獻(xiàn)，通過細(xì)菌霧化實(shí)驗(yàn)探究其是否具有文獻(xiàn)報(bào)道的抑菌作用，再將復(fù)合膜置于不同的環(huán)境下來驗(yàn)證其抑菌與否及可能的抑菌機(jī)理;最后，調(diào)節(jié)氧化石墨烯和殼聚糖混合溶液的pH，得到不同分散程度的混合溶液，制得不同

4、的氧化石墨烯/殼聚糖復(fù)合膜，分別測(cè)量各個(gè)pH下制得的復(fù)合膜的接觸角（空氣中水的接觸角和水下油的接觸角）及粘附力（水下油的粘附力），得出混合溶液的pH與復(fù)合膜的接觸角及粘附力的關(guān)系。
　　通過實(shí)驗(yàn)，我們成功制備了分散良好的氧化石墨烯懸浮液，并且利用真空抽濾法制備出氧化石墨烯/殼聚糖復(fù)合膜，經(jīng)過浸泡和超聲，發(fā)現(xiàn)只有殼聚糖含量為40％的復(fù)合膜依然保持完整的形貌，通過掃描電鏡可以觀察到復(fù)合膜具有整齊的層狀結(jié)構(gòu)。利用文獻(xiàn)中的細(xì)菌霧化實(shí)驗(yàn)，初

5、步證明復(fù)合膜抑菌效果不明顯;通過將復(fù)合膜置于含有細(xì)菌的液體培養(yǎng)基中觀察到細(xì)菌在復(fù)合膜上有較大的粘附量，而且形貌完整，進(jìn)一步證明復(fù)合膜沒有抑菌性。經(jīng)過分析，氧化石墨烯和殼聚糖復(fù)合后，由于靜電作用而消耗掉大部分氨基正離子，并且束縛了具有機(jī)械切割作用的氧化石墨烯，從而使其抑菌性喪失。雖然氧化石墨烯/殼聚糖復(fù)合膜的抑菌性不明顯，但是復(fù)合膜覆蓋的固體培養(yǎng)基上的細(xì)菌不生長繁殖，即復(fù)合膜不能透過細(xì)菌或者營養(yǎng)物質(zhì)，因此可以作為細(xì)菌隔膜應(yīng)用于包裝材料和醫(yī)