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近年来,由细菌等微生物引起的健康问题频频出现,引起了人们的重视,研发新型、高效、无二次污染的抗菌材料成为当今研究热点之一。N-卤胺类抗菌材料因其抗菌效果优异、稳定性高、无毒、廉价、可再生等特点而被广泛用于医疗、食品包装和水净化系统等领域。磁性纳米粒子能够实现物质的快速分离和回收,被广泛应用于催化、生物和医学等领域。本文将N-卤胺与磁性纳米粒子结合,基于N-卤胺型抗菌纳米复合材料开展了以下两方面工作:(1)季铵化卤胺聚合物改性Fe3O4@SiO2纳米粒子的制备及抗菌性能研究为了制备高效的抗菌纳米复合材料,基于N-卤胺化合物在杀菌时的接触氧化机理以及季铵盐的静电亲和性能,设计了一种季铵化卤胺聚合物改性Fe3O4@SiO2纳米粒子。首先制备了3-溴丙基-5,5-二甲基海因,并成功接枝到聚乙烯亚胺改性的Fe3O4@SiO2表面,然后将样品进行氯化处理得到了季铵化卤胺聚合物改性Fe3O4@SiO2纳米粒子(Fe3O4@SiO2-QPC)。通过调控季铵化过程的反应时间及温度,探讨了最适宜反应的条件。采用核磁共振氢谱(1H NMR)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、红外光谱(FTIR)、X-射线粉末衍射仪(XRD)、Zeta电位分析仪、热重分析仪(TGA)、振动样品磁强计(VSM)等手段对样品的结构、形貌、分散性和磁性等进行了表征。样品具有明显的核壳结构,粒径大小相对均一且分布范围较窄。磁性测试结果表明,样品具有超顺磁性,能够在外加磁场下,快速从溶液中分离出来,而且在多次回收之后仍然能够保持较高的回收率。通过抑菌圈法进行抗菌性能评估,采用最小抑菌浓度法(MIC)进行抗菌性能研究,抗菌测试结果表明,氯化后样品协同季铵盐和卤胺抗菌机理,抗菌效果比未氯化样品好,Fe3O4@SiO2-QPC对葡萄球菌和大肠杆菌的最小抑菌浓度分别是32μg/mL和64μg/mL,同细菌接触30 min之内,可使100%的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌失活。(2)卤胺改性Fe3O4@SiO2@TiO2纳米粒子的制备及抗菌性能研究TiO2具有良好的屏蔽紫外线作用,为了提高N-卤胺在紫外光照射下的稳定性,引入TiO2纳米粒子,制备了卤胺改性Fe3O4@SiO2@TiO2(F@S@T-Cl)抗菌纳米复合材料。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、比表面积测试(BET)、红外光谱(FTIR)、X-射线粉末衍射仪(XRD)、X-射线光电子能谱(XPS)和振动样品磁强计(VSM)等对样品的微观形貌、结构和磁性等进行了表征分析。样品具有明显的核壳结构,粒径大小相对均匀。实验通过改变钛酸四丁酯(TBOT)的用量调控TiO2壳层的厚度,由BET测试结果知TBOT用量为0.4 mL时,样品具有最大的比表面积和良好的介孔结构,大大地提高了样品与细菌的接触面积。磁性测试表明F@S@T-Cl的磁饱和强度为22.58 emu/g,虽然比Fe3O4的磁饱和强度低,但是并不影响其正常的磁性回收过程,能够在溶液中很好地进行分离。样品对金黄苏葡萄球菌和大肠杆菌均具有良好的抗菌效果,对两种菌的最小抑菌浓度分别为256和512μg/mL。通过改变UV辐照时间,观察Cl+的残余量,发现TiO2的引入能够有效的提高卤胺材料的UV稳定性,UV辐照24 h后,Cl+残留只下降了52.78%,仍然具有抗菌活性。