本论文针对ZnO抗菌性能及其调控机理等学术问题,开展了三种ZnO的抗菌性能、抗菌活性物质及其产生机理、掺杂改性等研究。
通过抑菌环和杀菌率的对比研究,评价了三种ZnO的抗菌性能,考察了光照条件、ZnO形貌对ZnO抗菌性能的影响,结果表明：三种不同形貌的ZnO(纳米ZnO,n-ZnO;普通工业级ZnO,p-ZnO;四针状氧化锌晶须,T-ZnO)在模拟日光和无光条件下都具有抗菌性能,其活性依次为T-ZnO、n-ZnO、p-ZnO,表明ZnO形貌对其抗菌性能有较大影响；模拟日光条件下,ZnO的抗菌性能优于无光条件下；三种不同形貌ZnO均表现出对大肠杆菌的抗菌性能优于对金黄色葡萄球菌。
采用碘量法结合分光光度法分析,定量表征了三种ZnO悬液中H2O2的产生情况,考察了光照条件、反应时间、ZnO形貌对H2O2产量的影响,结果表明：三种ZnO悬浮液在模拟日光、紫外光及无光三种光照条件下都可以产生H2O2,其产量依次为T-ZnO、n-ZnO、p-ZnO, ZnO形貌对H202产量的影响超过了粒径和比表面积的影响；随着反应时间的推移,H202的累计产量基本呈线性增加；T-ZnO、n-ZnO、p-ZnO各悬浮液中,H202的产量与相应ZnO的抗菌性能一致,说明H202是ZnO抗菌的主要活性物质。在此基础上,提出了基于ZnO纳米结构引起悬空键和吸附中间体活性转变的H202产生机理。
采用Cu2+掺杂对ZnO进行改性,并对其抗菌性能和活性物质进行对比研究,结果显示：在本论文设计的固溶条件下,Cu2+能成功掺入到ZnO晶格中,掺杂改性后ZnO的吸收边由紫外光向可见光方向偏移；掺Cu2+后ZnO的抗菌性能整体降低,但在本文的掺杂浓度范围内其抗菌性能随着掺杂浓度的增加而增加；掺杂后H202的产量明显降低,但产量随着掺杂剂浓度的增加而增加。据ZnO体系中H202产生机理分析认为,Cu2+掺杂一方面降低了ZnO表面的悬空键数量和表面吸附性能,另一方面可能在ZnO内部形成了电子和空穴的复合中心,导致H202的产量降低。由于Cu2+本身具有一定的抗菌性能,使得掺杂Cu2+的ZnO样品抗菌性能随着掺杂剂浓度的增加而提高。
