辣素诱导下纳米柱ZnOZn层的制备及其抗菌性能研究

辣素诱导下纳米柱ZnOZn层的制备及其抗菌性能研究.pdf海洋生物污损导致船只运行能耗上升、设备老化与劳损,带来巨大的经济损失.微生物膜的形成是生物污损发生最重要的初步阶段,其形成会改变材料表面性质,并为大型污损生物附着提供条件.目前最常用和有效的污损防治方法仍为防污涂料技术，但其多基于毒性原理。随着人们对于环保要求的不断提升，新型无毒的污损防护技术迫在眉睫。纳米柱ZnO具有特殊的针状形貌，因此，ZnO纳米柱阵列能够有效破坏细菌的细胞膜，抑制细菌的附着，进而抑制微生物膜的形成，在医药卫生领域己经有所研究。然而目前纳米柱ZnO阵列的制备最常用仍然是表面生长法，其与基底结合力较弱，难以应用到条件恶劣的海洋环境中。因此，本研究采用电沉积法，利用天然产物辣椒素作为电沉积吸附剂，在钢铁表面诱导生成了纳米柱ZnO/Zn层，获得了良好的抗菌防污性能。将梯度浓度(0,0.2,0.6,1.0gL-1)辣椒素分散于碱性ZnO电沉积液中，以20mAcm-2电流密度在碳钢表面电沉积20min,蒸馏水冲洗后，N2吹干，空气中放置5min，得到沉积层。对沉积层进行扫描电子显微镜(SEM)观察、电子能谱(EDS)分析及X射线衍射(XRD)分析，发现获得的电沉积层为纳米柱ZnO/Zn复合层，通过辣椒素(0.6gL-1)的添加，沉积层由致密的六方晶结构逐步转变为针状纳米柱结构(图la所示)。进一步将ZnO/Zn复合层暴露于107cfu/mL大肠杆菌中24h，利用荧光双染色剂染色，通过荧光显微镜观察复合层表面附着情况。结果表明，利用辣素诱导生成的纳米柱ZnO/Zn复合层表面几乎没有细菌附着，而未添加辣椒素的致密晶体状ZnO/Zn复合层表面则出现了大量活细菌附着，并且呈团簇状聚集，有发展成为生物膜的趋势。综上所述，在辣椒素引导下，通过电沉积方法获得了改性的ZnO/Zn复合层，具有特殊的纳米柱状表面，从而获得了良好的抗菌效果，进一步达到生物污损防治的目的。
作者：翟晓凡管方段继周侯保荣
作者单位：中国科学院海洋研究所中国科学院海洋环境腐蚀与生物污损重点实验室青岛266071;青岛海洋科学与技术国家实验室海洋腐蚀与防护开放工作室青岛266237;中国科学院海洋大科学研究中心,青岛市南海路7号,266071
母体文献：第二届海洋污损防护技术研讨会论文集
会议名称：第二届海洋污损防护技术研讨会  
会议时间：2018年10月14日
会议地点：青岛
主办单位：中国腐蚀与防护学会
语种：chi
分类号：TN3TM9
关键词：复合防污层  氧化锌纳米柱  锌元素  电沉积法  辣素诱导  抗菌性能
在线出版日期：2022年5月27日
基金项目：
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2024-11-30 18:16 上传 辣素诱导下纳米柱ZnOZn层的制备及其抗菌性能研究.pdf

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