納米硫化銅/偕胺肟復合纖維的制備及其抑菌性能

李婉玉，吳友吉，金 盈，李金瑞，李坤波

(安徽工程大學生物與化學工程學院，安徽蕪湖 241000)

利用納米技術對紡織纖維進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載納米CuS，從而賦予納米復合纖維良好的抑菌性能。根據配位化合物的形成和結構理論，以聚丙烯腈纖維(PAN)為原料，經羥胺化學改性制得含偕胺肟基團的螯合纖維(1);1與納米CuS反應制得納米CuS/偕胺肟復合纖維(2)，其結構經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［3］方法合成;大腸桿菌和枯草芽孢桿菌，安徽工程大學生物與化學工程學院微生物實驗室;PAN，工業級，安慶石化集團;瓊脂、牛肉浸膏、蛋白胨等生化試劑，國藥集團化學試劑有限公司;其余所用試劑均為分析純，國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 制備

(1)納米CuS的制備

在100 mL內襯聚四氟乙烯的反應釜中加入氯化銅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，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基，高溫滅菌后倒平板，待培養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24 h，測定抑菌圈大小，以此評估2的抑菌能力。

2 結果與討論

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物為六方晶系CuS晶體(JCPDS Cards，06-0464)，其中2θ=47.941 °處的最強峰，緣于(110)晶面的衍射。從圖1還可看出，衍射峰峰形尖銳，各衍射峰強度較高，表明納米CuS結晶較好，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Figure 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處出現了C-N的特征吸收峰，而2中C-N特征吸收峰出現在1 074 cm-1，向高波數方向移動了2 cm-1;同時N-O特征吸收峰向高波數方向移動了4 cm-1，C=N特征吸收峰向低波數方向移動了10 cm-1。說明1中N和O原子與銅發生了配位，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。可能機理是偕胺肟基團中的氨基氮和羥基氧與銅發生了鍵合作用，生成了2。

為了進一步確定2的元素組成，對2進行了EDX分析，結果見圖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Figure 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;當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。由此可見，2具有良好的抑菌性能。

表1 2的元素質量和原子百分比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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