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        納米硫化銅/偕胺肟復(fù)合纖維的制備及其抑菌性能

        2015-03-26 06:02:24李婉玉吳友吉李金瑞李坤波
        合成化學(xué) 2015年5期
        關(guān)鍵詞:枯草芽孢粒徑

        李婉玉,吳友吉,金 盈,李金瑞,李坤波

        (安徽工程大學(xué)生物與化學(xué)工程學(xué)院,安徽蕪湖 241000)

        利用納米技術(shù)對紡織纖維進(jìn)行改性以提高其性能是目前納米紡織研究的熱點[1-3]。將納米顆粒添加至纖維中通常可采用溶液共混法和熔體共混法,這兩種方法是目前最普遍也是技術(shù)最成熟的納米纖維的制備方法。通過在纖維合成的原料中直接添加納米材料,經(jīng)聚合制得功能性纖維。目前,通過對原始纖維制成品的改性,添加納米材料制備納米功能性纖維的研究報道較少[4-5]。銀系和銅系抑菌納米纖維的研究和開發(fā)已日益成為研究熱點[6-9]。

        鑒于此,本文旨在通過在改性纖維上負(fù)載納米CuS,從而賦予納米復(fù)合纖維良好的抑菌性能。根據(jù)配位化合物的形成和結(jié)構(gòu)理論,以聚丙烯腈纖維(PAN)為原料,經(jīng)羥胺化學(xué)改性制得含偕胺肟基團(tuán)的螯合纖維(1);1與納米CuS反應(yīng)制得納米CuS/偕胺肟復(fù)合纖維(2),其結(jié)構(gòu)經(jīng)IR,掃描電鏡(SEM)和X-衍射能譜(EDX)表征。并研究了2對大腸桿菌和枯草芽孢桿菌的抑菌性能。

        1 實驗部分

        1.1 儀器與試劑

        WQF-200型紅外光譜儀(KBr壓片);D8型X-射線粉末衍射儀;90 PLUS型納米粒度/Zeta電位測定儀;S-4800型掃描電子顯微鏡;SHA-C型水浴恒溫振蕩器。

        1按文獻(xiàn)[3]方法合成;大腸桿菌和枯草芽孢桿菌,安徽工程大學(xué)生物與化學(xué)工程學(xué)院微生物實驗室;PAN,工業(yè)級,安慶石化集團(tuán);瓊脂、牛肉浸膏、蛋白胨等生化試劑,國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;其余所用試劑均為分析純,國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

        1.2 制備

        (1)納米CuS的制備

        在100 mL內(nèi)襯聚四氟乙烯的反應(yīng)釜中加入氯化銅172.6 g(1 mmol)與硫代硫酸鈉249.2 g(1 mmol),加入33%乙醇至80 mL,密封后置真空干燥箱,于150℃恒溫反應(yīng)10 h。自然冷卻至室溫,過濾,濾餅依次用蒸餾水和無水乙醇洗滌除去雜質(zhì),紅外干燥24 h得納米CuS 54.2 mg。

        (2)2的制備

        在錐形瓶中加入納米CuS 48 mg(0.5 mmol)和蒸餾水200 mL,超聲分散20 min;加入1 184.5 mg,于50℃(浴溫)振蕩反應(yīng)2 h。過濾,濾渣用蒸餾水洗滌,干燥得2 186.2 mg。

        1.3 2的抑菌性能測定

        配制牛肉蛋白胨培養(yǎng)基,高溫滅菌后倒平板,待培養(yǎng)基凝固后在無菌操作室中分別接種大腸桿菌和枯草芽孢桿菌,在pH 7條件下于35℃培養(yǎng)24 h,測定抑菌圈大小,以此評估2的抑菌能力。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 納米CuS的物相和形貌分析

        圖1為納米CuS的XRD圖譜。從圖1可見,所有衍射峰均表明產(chǎn)物為六方晶系CuS晶體(JCPDS Cards,06-0464),其中2θ=47.941 °處的最強(qiáng)峰,緣于(110)晶面的衍射。從圖1還可看出,衍射峰峰形尖銳,各衍射峰強(qiáng)度較高,表明納米CuS結(jié)晶較好,晶體生長完整。

        圖2為納米CuS的粒徑圖。從圖2可以看出,納米CuS粒徑約80 nm。圖3為納米CuS的SEM照片。從圖3可以看出,納米CuS為分散均勻小顆粒,粒徑約80 nm。說明本實驗成功制備了納米CuS。

        圖1 納米CuS的XRD圖Figure 1 XRD pattern of nano-CuS

        圖2 納米CuS的粒徑圖*Figure 2 Grain-size graph of nano-CuS Rel.Num=100.00,Cum.Num=40.83,Diam=83.04 nm

        圖3 納米CuS品的SEM照片F(xiàn)igure 3 SEM image of nano-CuS

        2.2 2 的表征

        1和2的IR譜圖見圖4。由圖4可見,1在1 072 cm-1處出現(xiàn)了C-N的特征吸收峰,而2中C-N特征吸收峰出現(xiàn)在1 074 cm-1,向高波數(shù)方向移動了2 cm-1;同時N-O特征吸收峰向高波數(shù)方向移動了4 cm-1,C=N特征吸收峰向低波數(shù)方向移動了10 cm-1。說明1中N和O原子與銅發(fā)生了配位,引起了C=N特征吸收峰的改變。

        圖5為2的SEM照片。由圖5可見,在2的表面分散著粒徑約80 nm的小顆粒??赡軝C(jī)理是偕胺肟基團(tuán)中的氨基氮和羥基氧與銅發(fā)生了鍵合作用,生成了2。

        為了進(jìn)一步確定2的元素組成,對2進(jìn)行了EDX分析,結(jié)果見圖6和表1。可以看出,在以C,N和O為主要元素的2表面上檢測到Cu和S等元素的存在,結(jié)合納米CuS的XRD譜圖,說明成功制備了2。

        圖4 1和2的IR譜圖Figure 4 IR spectra of 1 and 2

        圖5 2的SEM照片F(xiàn)igure 5 SEM image of 2

        圖6 2的EDX譜圖Figure 6 EDX spectrum of 2

        2.3 2的抑菌性能

        2與青霉素(6 mg)對大腸桿菌和枯草芽孢桿菌的抑菌效果見表2。由表2可見,當(dāng)m(2)為0.12 g時,2和青霉素對大腸桿菌的抑菌圈直徑均為1.8cm,表明此時二者的抑菌能力相當(dāng);當(dāng)m(2)為0.16 g時,二者對枯草芽孢桿菌的抑菌圈直徑均為2.0 cm,表明此時二者對枯草芽孢桿菌的抑菌能力相當(dāng)。由此可見,2具有良好的抑菌性能。

        表1 2的元素質(zhì)量和原子百分比Table 1 Mass percent and atomic percent of elements of 2

        表2 2與青霉素的抑菌效果比較Table 2 The antibacterial properties of 2 and Penicillin

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