二硫化钼基复合材料制备及其抗菌性能研究

来源 :中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所) | 被引量 : 3次 | 上传用户:robin3000
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二硫化钼(MoS2)是典型二维材料,在电池、传感器、催化制氢、药物运输、诊疗等领域的应用研究已有较多报道。近年发现MoS2亦有作为抗菌材料应用的潜力,然而其与细菌的作用机制尚不明确。鉴于此,本文探查几种二硫化钼复合材料的水热制备工艺,以及它们与细菌相互作用的规律和机制。主要结果有:1.采用一步水热法在医用纯钛表面构建MoS2涂层。涂层中MoS2纳米片可垂直排列生长在钛表面,有助于大量暴露活性边缘。MoS2纳米片通过在水热过程中形成的TiO2薄层与钛基底紧密结合,并垂直排列自组装形成纳米结构涂层。在反应物中加入铁源能够制得铁掺杂二硫化钼涂层。在无光照条件下,MoS2涂层抗菌性能较弱(6 h抗菌率可达82%);铁掺杂后,抗菌效果增强,其6 h抗菌率可达100%。MoS2涂层抗菌是其释放离子和产生活性氧两个过程协同作用的结果,铁掺杂对这两个过程均有促进效果,能够显著提升涂层抗菌性能。2.采用两步水热法制得碳@二硫化钼复合微球(C@MoS2,平均直径约1μm)。在弱酸性或弱碱性环境中,葡萄糖碳化形成碳球(平均尺寸约500 nm),加入甲醛可促进羟醛缩合反应,改善碳球尺寸均一性。第二步水热过程中,合理的碳球和钼源比例是二硫化钼均匀包覆碳球的关键。无光照条件下,碳@二硫化钼复合微球的抗菌效率高于纯二硫化钼微球,这与复合微球中二硫化钼纳米片具有更多活性位点有关(复合微球中二硫化钼纳米片的活性位点较未复合材料多5倍)。此外,可见光预照射处理可将材料的抗菌活性提升2倍,6 h抗菌效率可达100%;推测其抗菌活性提高与材料中碳/二硫化钼界面效应有关。3.采用化学氧化聚合法在乙醇溶液合成聚吡咯纳米颗粒(平均直径约700nm),再结合水热法,制得聚吡咯@二硫化钼复合微球(PPy@MoS2,平均直径约1μm)。无光照条件下,聚吡咯@二硫化钼复合微球的抗菌效果较差(6 h抗菌率不足10%),6 h可见光照预处理可将复合微球抗菌效率提高至原来的6倍。复合微球与细菌共培养过程中持续可见光照,将进一步提升复合微球的抗菌活性(6 h抗菌率可达90%)。推测聚吡咯@二硫化钼复合微球的抗菌活性与聚吡咯/二硫化钼界面在光照下的电子跃迁过程有关。
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