一種鎳-磷-氧化石墨烯復(fù)合抗菌鍍層的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種化學(xué)復(fù)合鍍層的制備方法，特別涉及一種鎳-磷-氧化石墨烯復(fù)合抗菌鍍層的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微生物廣泛存在自然界中，抑制有害微生物的生長可以改善人類生存環(huán)境進(jìn)而提高人們的生活水平。化學(xué)復(fù)合鍍作為一種常用的材料表面手段，在鍍液中加入一些具有特定理化性質(zhì)的惰性顆粒，可以在不同材料包括金屬、半導(dǎo)體或非金屬的表面形成厚度均勻的復(fù)合鍍層。這些特殊性能鍍層可以滿足不同場合需要，如耐磨復(fù)合鍍層、耐蝕鍍層和抗菌鍍層等，使它們?cè)谑突ば袠I(yè)、航空工業(yè)、日常生活用品以及生物材料領(lǐng)域等都具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0003]石墨烯是由單層碳原子緊密堆積成為的二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)，因優(yōu)良的物理化學(xué)性質(zhì)，在導(dǎo)電、催化、光吸收、醫(yī)藥、磁介質(zhì)及新材料等方面有廣闊的應(yīng)用前景。氧化后的石墨烯，其表面存在的大量含氧基團(tuán)，為其它顆粒的結(jié)合提供了有效位點(diǎn)。但是氧化石墨烯帶負(fù)電荷，當(dāng)加入到帶有正電荷的金屬離子鍍液中時(shí)，由于靜電相互作用，導(dǎo)致氧化石墨烯團(tuán)聚，不能均勻分散在鍍液中，導(dǎo)致不能形成均勻的鎳-磷-氧化石墨烯復(fù)合抗菌鍍層。因此，以聚乙烯亞胺修飾氧化石墨烯作為提高抗菌性能的增強(qiáng)體，得到的鎳-磷-氧化石墨烯復(fù)合材料為化學(xué)鍍鎳磷多功能材料的發(fā)展開辟了新的領(lǐng)域。既可以拓寬了化學(xué)鍍鎳磷的研宄領(lǐng)域，又使得化學(xué)鍍鎳磷復(fù)合材料向?qū)嶋H應(yīng)用方面更邁進(jìn)了一步。因此，一種鎳-磷-氧化石墨烯復(fù)合抗菌鍍層的制備方法的研宄對(duì)新型抗菌材料的制備和開發(fā)具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種工藝簡單，操作方便，生產(chǎn)效率高的鎳-磷-氧化石墨烯復(fù)合抗菌鍍層的制備方法。
[0005]技術(shù)方案:為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種鎳-磷-氧化石墨烯復(fù)合抗菌鍍層的制備方法，包括以下步驟:
1)取0.05?0.lg的氧化石墨烯加入去離子水中，在冰水浴中超聲20?40分鐘，得到氧化石墨烯濃度為1.5?2.5g/L的單層氧化石墨烯分散溶液；
2)取0.1?0.8g的聚乙烯亞胺加入單層氧化石墨烯分散溶液中，60?80°C反應(yīng)15?24小時(shí)；反應(yīng)結(jié)束后將其在8000?lOOOOrpm下離心10?20分鐘，再用去離子水清洗；將懸浮液放入透析袋中透析3天后，獲得聚乙烯亞胺修飾的氧化石墨烯；
3)將修飾的石墨烯分散液，加入化學(xué)鍍液中配成濃度為0.1?0.5g/L的化學(xué)復(fù)合鍍液，超聲分散5?10分鐘，磁力攪拌30?60分鐘；
4)將出油活化預(yù)處理后的工件，放入86?90°C的復(fù)合鍍液中進(jìn)行化學(xué)復(fù)合鍍40?120分鐘，即得到鎳-磷-氧化石墨烯復(fù)合抗菌鍍層；
其中，每升化學(xué)鍍鎳磷鍍液的組成為:20?30g NiS04*6H20、15?20g Na3C6H507 *2H20、25 ?30g NaH2PO2.2H20、15 ?20g CH3COONa.3H20、1 ?2ppm (CH2) CS ;將各組分加入到去離子水中溶解，并用稀硫酸和氫氧化鈉調(diào)節(jié)PH得到。
[0006]所述的氧化石墨烯為微米級(jí)，其直徑為0.5?2微米。
[0007]所述的單層氧化石墨烯分散溶液，優(yōu)先選取氧化石墨烯的濃度范圍為2?2.5g/L0
[0008]所述的聚乙烯亞胺修飾氧化石墨烯混合液，優(yōu)先選取聚乙烯亞胺的濃度范圍為10 ?12.5g/Lo
[0009]所述的化學(xué)鍍鎳磷復(fù)合鍍液，優(yōu)先選取pH范圍為4.6?4.8。
[0010]所述的化學(xué)鍍鎳磷復(fù)合鍍液，優(yōu)先選取施鍍溫度范圍是87?88°C。
[0011]本發(fā)明采用聚乙烯亞胺修飾氧化石墨烯，防止在含有金屬離子的鍍液中氧化石墨烯之間的相互團(tuán)聚，實(shí)現(xiàn)鎳-磷-氧化石墨烯復(fù)合抗菌鍍層的制備。所制備的復(fù)合鍍層是一種優(yōu)良的抗菌材料。
[0012]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的鎳-磷-氧化石墨烯復(fù)合抗菌鍍層的制備方法，實(shí)現(xiàn)了氧化石墨烯的均勻分散，有效地防止了氧化石墨烯在化學(xué)鍍液中的團(tuán)聚。所制備的鎳-磷-氧化石墨烯復(fù)合抗菌鍍層，放置于含有金黃色葡萄糖球菌和大腸桿菌的菌液中，抗菌率可分別達(dá)到96%和97%，抑菌效果顯著。
【附圖說明】
[0013]圖1是鎳-磷-氧化石墨烯復(fù)合抗菌鍍層對(duì)于革蘭氏陽性菌金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)的抑菌率結(jié)果；其中，a是镲磷化學(xué)鍍層對(duì)于革蘭氏陽性菌金黃色葡萄球菌的抗菌率；b是實(shí)施例1中抑菌復(fù)合材料的抑菌率；c是實(shí)施例2中抗菌鍍層的抗菌率；d是實(shí)施例3中抗菌鍍層的抗菌率；
圖2是鎳-磷-氧化石墨烯復(fù)合抗菌鍍層對(duì)于革蘭氏陰性菌大腸桿菌(Escherichiacoli)的抑菌率結(jié)果；其中，a是鎳磷化學(xué)鍍層對(duì)于革蘭氏陽性菌金黃色葡萄球菌的抗菌率；b是實(shí)施例1中抑菌復(fù)合材料的抑菌率；c是實(shí)施例2中抗菌鍍層的抗菌率；d是實(shí)施例3中抗菌鍍層的抗菌率。
[0014]圖3是實(shí)施例3所制備的聚乙烯亞胺修飾氧化石墨烯的紅外光譜圖；
圖4是實(shí)施例3所制備的鎳-磷-氧化石墨烯復(fù)合抗菌鍍層的X射線光電子譜圖；
圖5是鎳磷化學(xué)鍍層和實(shí)施例3所制備的鎳-磷-氧化石墨烯復(fù)合抗菌鍍層的掃描電鏡照片圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明不受這些實(shí)施例子的限制。
[0016]實(shí)施例1
取0.05g的氧化石墨烯加入去離子水中，在冰水浴中超聲20分鐘，得到氧化石墨烯濃度為lg/L的單層氧化石墨烯分散溶液；取0.1g的聚乙烯亞胺加入單層氧化石墨烯分散溶液中，60°C反應(yīng)15小時(shí)；反應(yīng)結(jié)束后將其在8000rpm下離心10分鐘，再用去離子水清洗3次；將懸浮液放入透析袋中透析3天后，獲得聚乙烯亞胺修飾氧化石墨烯；化學(xué)鍍鎳磷鍍液，每升由 20g NiS04 ? 6H20、15g Na3C6H507 ? 2H20、25g NaH2P02 ? 2H20、15g CH3COONa ? 3H20、lppm (CH2) CS加入到去離子水中溶解，并用稀硫酸和氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH4.8得到。再將修飾的石墨烯分散液，加入化學(xué)鍍液中配成濃度為0.lg/L的化學(xué)復(fù)合鍍液，經(jīng)超聲分散5分鐘，磁力攪拌60分鐘得到；將出油活化等預(yù)處理后的工件，放入86°C的復(fù)合鍍液中進(jìn)行化學(xué)復(fù)合鍍40分鐘，即得到鎳-磷-氧化石墨烯復(fù)合抗菌鍍層。
[0017]對(duì)鎳-磷-氧化石墨烯復(fù)合抗菌鍍層進(jìn)行抗菌性能測(cè)試，具體如下:
培養(yǎng)大腸桿菌采用的固體培養(yǎng)基為胰酪胨大豆瓊脂培養(yǎng)基(TSA)，培養(yǎng)基組成為:酪蛋白胰酶消化物15.0g/L，大豆粉木瓜蛋白酶消化物5.0g/L，氯化鈉5.0g/L，瓊脂15.0g/L，pH值7.2，高壓蒸汽121°C滅菌20分鐘后，倒平板。用滅菌接種環(huán)取冷凍保存的金黃色葡萄糖球菌和大腸桿菌菌種分別接種到TSA培養(yǎng)板上，置于培養(yǎng)箱37°C恒溫培養(yǎng)24小時(shí)，用滅菌接種環(huán)挑取菌落分別到盛有100mL滅菌的胰蛋白胨大豆肉湯培養(yǎng)基(TSB)的無菌錐形瓶中，培養(yǎng)基組成為:酪蛋白胰酶消化物15.0g/L，大豆粉木瓜蛋白酶消化物5.0g/L,氯化鈉5.0g/L, pH值7.2，高壓蒸汽121°C滅菌20分鐘。采用比濁法測(cè)量使其細(xì)菌濃度在5 X 107CFU/mL左右，劇烈振蕩使其混合均勻。將2cmX 2cm的復(fù)合鍍工件置于菌液中，在轉(zhuǎn)速為20rpm和溫度為37°C培養(yǎng)箱中培養(yǎng)1小時(shí)。
[0018]將復(fù)合鍍工件取出，用無菌去離子水清洗表面后，放入10毫升無菌燒杯中進(jìn)行超聲處理5分鐘。取100 y L懸浮液采用逐級(jí)稀釋涂平板的方法分別對(duì)吸附在工件上的活細(xì)菌進(jìn)行計(jì)數(shù)，抑菌率由下列公式計(jì)算:R (%) = (Nea -Nw#)/Nea X 100%，其中，Nee和分別為吸附在鎳磷化學(xué)鍍層和鎳-磷-氧化石墨烯復(fù)合抗菌鍍層的菌落數(shù)。
[0019]鎳磷化學(xué)鍍層和鎳-磷-氧化石墨烯復(fù)合抗菌鍍層對(duì)金黃色葡萄糖球菌的抑菌率結(jié)果，如圖1所示。可以看出實(shí)施例1中鎳-磷-氧化石墨烯復(fù)合抗菌鍍層的抑菌率(圖l_a)為58%，具