利用抗菌剂来抑制、杀灭有害细菌是提高人类健康和环境卫生的一个重要手段。研究显示,MgO具有完全不同于银系和光催化型抗菌剂的抗菌机制,且具有原料丰富、抗菌条件简单和自身无色无毒等优势而备受人们关注。然而,其相对较低的抗菌性能制约了MgO基抗菌材料的研究和开发。为此,本项目以高表面活性的片状纳米MgO为研究切入点,选用与镁离子(Mg2+)半径相当、酸碱强度和离子价态均不同的锂离子(Li+)对片状纳米MgO进行掺杂,拟从氧空位和酸碱强度两方面协同作用来促进纳米MgO的抗菌性能。通过分析锂掺杂对纳米氧化镁的抗菌性能影响及其机理,从全新的角度阐明锂掺杂纳米MgO的氧空位、酸碱强度与抗菌性能之间的关系,为研发高性能MgO基抗菌材料提供理论指导和实验依据。
Li-doping;Nano-MgO;Antibacterial property;oxygen vacancy;
本项目研究了锂掺杂对片状纳米氧化镁抗菌性能的影响及机理,先后完成了片状纳米MgO、掺锂片状纳米氧化镁制备和形貌控制及抗菌性能的研究工作。研究发现(1)在沉淀法中仅以冰乙酸为修饰剂,可在低温(400℃)下获得高结晶的片状纳米氧化镁;(2)在柠檬酸sol-gel 法制备纳米氧化镁和掺锂纳米氧化镁中,加入适量的氨水可得到片状形貌;(3)适量锂掺杂能显著地提高纳米氧化镁的抗菌性能。其中5mol% 掺杂量的样品对大肠杆菌(E. coli)最小抑菌浓度(MIC)由纯纳米氧化镁的600ppm 降到500ppm,500μg/mL的样品对E. coli杀菌率达99.99%以上;(4)锂掺杂的促进效应归因于氧空位的产生和pH值的增加,两者协同作用促进活性氧(O2?)的产生和稳定,从而提高了纳米氧化镁的抗菌性能。此研究结果证实了我们提出的锂掺杂促进氧化镁抗菌性能的设想,为研究氧化镁基抗菌材料提供了一个新思路和实验依据。