论文部分内容阅读
载银分子筛的载银量对其抗菌性能有较大影响,抗菌能力和耐久性随载银量的增加不断提高。在分子筛骨架中引入锌能够使分子筛的结构和性能发生变化,提高分子筛的吸附容量和离子交换容量。利用Zn杂化A型分子筛为载体制备抗菌材料是解决目前载银分子筛载银量低、耐久性差等问题的一个有效途径。本文以偏铝酸钠作为铝源,硅溶胶作为硅源,硝酸锌作为锌源,分别采用水热合成法和单模聚焦微波辐射法制备Zn杂化A型分子筛。考察了不同反应体系锌源、水钠比、陈化条件和晶化条件对合成样品物相的影响。利用X射线衍射（XRD）、X射线荧光光谱（XRF）、X射线光电子能谱（XPS）、红外光谱（FT-IR）、热重—差热分析（TG-DTA）、扫描电镜（SEM）和X射线能谱及元素映射分析（EDX mapping）对水热法合成的Zn杂化A型分子筛进行表征。以水热合成法制备的Zn杂化A型分子筛为载体,采用固相离子交换法制备载银分子筛。通过火焰原子吸收光谱（AAS）法测定载银分子筛的载银量,探讨了AgNO3用量、反应温度和反应时间对分子筛载银量的影响,研究了载银分子筛的抗菌性能。主要研究结果如下:（1）采用水热合成法制备Zn杂化A型分子筛的最佳条件为:Zn（NO3）2/Al2O3=0.5,水钠比为n（H2O）/n（Na2O）=35,陈化温度为30℃,陈化时间为24 h,晶化温度为120℃,晶化时间为2 h。（2）采用单模聚焦微波辐射法合成Zn杂化A型分子筛的最佳条件为:陈化温度为40℃,陈化时间为24 h,微波辐射温度100℃,微波辐射功率为100 W和微波辐射时间为30 min。（3）根据XRD图谱分析可得Zn杂化A型分子筛不是NaA分子筛与ZnO的简单叠加,并且Zn杂化A型分子筛的晶胞参数大于NaA分子筛的晶胞参数,说明锌进入Zn杂化A型分子筛骨架中。由Zn杂化A型分子筛和以其为载体制备的铵型分子筛的XRF测试结果表明,在Zn杂化A型分子筛制备过程中,分子筛骨架上的部分铝被锌取代。通过XPS研究Zn杂化A型分子筛和NaA分子筛与Zn2+交换之后的分子筛(NaZnexchA),与NaZnexchA相比,Zn杂化A型分子筛的Zn(2p3/2)的高分辨光电子能谱的最大值、结合能和峰宽都偏小,表明Zn杂化A型分子筛中的锌不同于离子交换的锌,由此可以证明Zn杂化A型分子筛中的锌进入了分子筛骨架中。从Zn杂化A型分子筛和NaA分子筛的FT-IR谱图分析可得,Zn杂化A型分子筛FT-IR图中的伸缩振动峰移向波数偏小的一端,说明Zn杂化A型分子筛中Zn2+取代了部分Al3+,进入了分子筛骨架中。Zn杂化A型分子筛颗粒呈现立方结构,晶体外形规整、粒度分布均匀,平均粒径约为300 nm。制备样品中O、Si、Al、Na、Zn元素在其内部分布均匀。（4）以水热法制备的Zn杂化A型分子筛作为载体,采用固相离子交换法合成载银分子筛的最佳条件为:m（NH4A）:m（AgNO3）为1:1.5,反应温度为350℃,反应时间为3 h,在最佳条件下制备的载银分子筛载银量为（43.26?0.48）%。与Zn杂化A型分子筛相比,最佳条件下制备的载银分子筛晶体外形规整、粒度分布均匀,骨架结构和形貌基本没有变化,并且O、Si、Al、Zn、Na、Ag元素在其内部均匀分布。（5）与以NaA分子筛为载体制备的载银分子筛相比,以Zn杂化A型分子筛为载体制备的载银分子筛载银量增大,对大肠杆菌（Escherichia coli）的最小抑菌浓度（minimum inhibitory concentration,MIC）值为7.92 ppm,抑菌圈大小为16.74 mm,杀菌率可以达到（99.15?0.32）%,说明载银分子筛的抗菌活性较好。载银分子筛在数次实验后仍然能释放出Ag+,结合其较高的载银量（（43.26?0.48）%）,表明载银分子筛抗菌剂的耐久性得到提高。载银分子筛在紫外线照射下与标准白板相比,色差变化较小,证明载银分子筛的抗变色性较好。