室温辉光放电电子还原制备纳米银整理棉织物及其抗菌性能研究

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1、室温辉光放电电子还原制备纳米银整理棉织物及其抗菌性能研究AntimicrobialFinishingofCottonTextilesviaRoomTemperatureElectronReductionofSilverIons学科专业：化学工程（专业）研究生：李卓容指导教师：刘昌俊教授企业导师：万克西天津大学化工学院2017年5月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得

2、天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签

3、字日期：年月日摘要天然棉纺织品由于具有优异的柔韧性、吸湿性、亲肤性、生物可降解性和可再生性而被广泛应用于服装领域及医疗保健领域。然而，在一定的温度和湿度条件下，棉织物中吸附的水分、氧气、灰尘、污渍、汗液、皮脂腺分泌物及脱落表皮细胞等物质为微生物的生长提供了养分，使其成为细菌繁殖的良好媒介，导致棉织物的使用感下降，使用寿命减短，甚至造成传染性病原体的传播。因此，研究开发高效、安全、稳定的抗菌棉织物引起了众多学者的关注。纳米银是一种高效的广谱抗菌剂，具有安全、无毒、无污染、不易产生抗药性等优点，在棉织物的抗菌

4、整理方面具有良好的应用价值。一般而言，纳米银抗菌整理棉织物的制备过程应遵循以下几点原则：操作简单，过程快捷，成本低，环境友好，不产生有毒物质，不影响棉织物自身性能。因此，辉光放电电子还原作为一种以非氢等离子体作为电子源，过程简单、快速、绿色、高效的制备纳米材料的方法，适用于纳米银整理棉织物的制备。为了实现上述过程，本文首先通过XPS、FE-SEM、XRD等表征手段研究辉光放电等离子体对棉织物表面化学组成、微观形貌以及晶体结构的影响。实验结果表明，氩气辉光放电等离子体对棉织物的晶体结构没有影响，但能够在作用

5、一段时间后，通过激发与再沉积棉织物表面的C原子，于一定范围内改变表面元素含量和粗糙度，进而影响其亲水性能。之后选用对棉织物性能无明显影响的处理时间，利用氩气辉光放电电子还原在其表面原位制备Ag纳米颗粒以进行抗菌整理。所得纳米银整理棉织物的宏观颜色随着纳米Ag载量的增加而加深，由浅黄色至深黄色，棕黄色和黑色。TEM、FE-SEM及UV-Vis的分析结果表明，辉光放电电子还原成功地在棉织物表面还原得到平均粒径为4-6nm的Ag纳米颗粒，这些纳米颗粒会在范德华力作用下团聚形成尺寸为40-200nm的聚团，导致样

6、品宏观颜色发生变化。此外，本文还对纳米银整理棉织物样品的抗菌性能和耐洗涤性能进行了考察，结果表明样品对革兰氏阴性菌大肠杆菌（E.coli）和革兰氏阳性菌枯草芽孢杆菌（B.subtilis）均具有优异的抗菌效果，并且纳米Ag载量越高，抗菌效果越好，其中低载量的纳米银整理棉织物表现出较好的耐洗涤性能，洗涤20次后仍然保有80%左右的Ag含量，在穿戴式设备领域具有广阔的应用前景。关键词：辉光放电等离子体，电子还原，表面改性，纳米银，棉织物，抗菌性能IIIABSTRACTNaturalcottontextiles

7、arethemostwidelyusedmaterialsinclothingandhealthcare/hygienicproductsduetotheiroutstandingpropertiessuchassoftness,hygroscopic,affinitytoskin,bio-degradationandrenewable.Nevertheless,cottontextilesmayactasanutrientmediaforthegrowthofmicroorganismsundercer

8、tainconditionsofhumidityandtemperaturebecauseoftheirlargesurfaceareaandabilitytoretainoxygen,moisture,dust,spilledfoodanddrinkstains,sweat,oilsecretionsofskinglandandskindeadcells.Itmayresultindeteriorationorundesir