氧化石墨烯纳米银复合材料的制备及其抗菌性研究

谭月萍

摘 要：纳米银具有很好的广谱抗菌性，故而在当前的复合材料行业中受到广泛重视。为了能够更好地对石墨烯纳米银复合材料的抗菌性进行研究，本文在对这种材料进行深入了解的基础上进行氧化石墨烯纳米银复合材料的制备，并合理设计实验对该材料的抗菌性进行研究，从而让这种材料引起足够关注，让其能够得到广泛应用。

关键词：氧化石墨烯；纳米银；复合材料；抗菌实验

氧化石墨烯是一种二维片层状碳质结构，这种结构上有很多氧化官能团，使氧化石墨烯能够更好地与纳米银进行结合，同时这些官能团能够让石墨烯材料更好地在水中分散。然而在该种复合材料制备过程中，制备环节繁琐，并且需要使用有毒有害的还原剂，而本文采用新型制备工艺进行氧化石墨烯纳米银复合材料的制备，制备完成后进行抗菌实验。

1 氧化石墨烯纳米银复合材料的制备

1.1 氧化石墨烯纳米银复合材料的制备

本文采用柠檬酸钠作为还原剂和稳定剂，复合材料制备过程如下：①试剂选择。选用的试剂为石墨、KMnO4、浓硫酸、过氧化氢溶液、硝酸银和柠檬酸钠，同时考虑到抗菌实验，选用大肠杆菌进行抗菌性研究，并选择培养基和荧光试剂[1]；②氧化石墨烯制备。称取50g石墨和0.5g硝酸钠，将材料混合于23mL浓硫酸中，在冰水浴中进行搅拌，搅拌均匀后加入3g的KMnO4，在95℃条件下搅拌一小时，反应完全后加入去离子水，并在35℃下反应30分钟，再向反应容器中加入双氧水，并进行离心洗涤，完成该过程后真空抽滤掉多余水分，得到氧化石墨烯片层；③复合材料制备。首先称取3mg氧化石墨烯，将其分散于30mL去离子水溶液中，使用40kHz、100W超声波清洗器处理30分钟。然后称取3mg硝酸银制成60mL溶液，将两种溶液进行融合，并使用超声波仪器处理20分钟，并进行沸水浴加热。最后向溶液中快速加入5mg柠檬酸，并进行大力充分搅拌，搅拌完成后静置6小时，制成氧化石墨烯纳米银复合材料。

1.2 制备的复合材料结构分析

制备完成后使用相关以及对复合材料的UV-vis图谱进行研究，结果表明，氧化石墨烯材料与纳米银材料结合后，特征峰出现位置发生明显不同，这种现象说明在复合材料制备过程中未发生纳米银材料大量聚集现象。另外还对不同存放时间下制备的氧化石墨烯纳米银溶液进行光谱测定和研究，发现不同存放时间下的溶液光谱不发生明显变化，说明溶液具有较强的稳定性。另外通过对氧化石墨烯纳米银溶液的观察可以发现，存放6天后该溶液仍具有很强的溶质分散性和稳定性，复合材料的外观显示，纳米银颗粒在材料上处于均匀分布状态。

2 氧化石墨烯纳米银复合材料抗菌性研究

2.1 抗菌实验设计

为了探究氧化石墨烯纳米银复合材料的抗菌能力，本文在实验过程中同时对氧化石墨烯、纳米银的抗菌能力也进行测试，从而深入了解氧化石墨烯复合材料的抗菌能力，另外通过文献查阅得知，不同浓度的氧化石墨烯纳米银溶液会对抗菌性产生一定影响，故而本文也对这一点进行探究[2]。实验过程如下：①大肠杆菌培养。大肠杆菌培养过程中需要按照相关要求和准则进行；②实验组和对照组设置。对照组为培养基上的大肠杆菌，不对其进行任何处理，而实验组需要分为两组，其中一组为加入同浓度的氧化石墨烯、纳米银和氧化石墨烯纳米银溶液，另一组为加入不同浓度的氧化石墨烯纳米银，在相同环境、相同培养时间的条件下对大肠杆菌存活率进行测试；③存活率调查。该过程需要对各类溶液中大肠杆菌的存活数量和细胞膜的完整性进行调查，进行细胞膜完整性研究中，使用碘化丙啶观察细胞膜的破损情况，原理为这种物质无细胞膜透性，只能侵染死亡细胞，并且这种材料在536nm和617nm时能够产生红色荧光。

2.2 抗菌结果分析

抗菌结果分析如下：①氧化石墨烯纳米银溶液浓度对抗菌情况的影响。实验组的氧化石墨烯纳米银溶液浓度设置为5μg/mL、10μg/mL、20μg/mL和40μg/mL，经过一定时间的培养后，对照组大肠杆菌OD值为4.2，5μg/mL溶液的OD值为3.3，10μg/mL溶液的OD值为2.1，20μg/mL溶液的OD值为1.5，40μg/mL溶液的OD值为0.5，说明氧化石墨烯纳米银溶液浓度越高，抗菌效果越好，并且浓度为40μg/mL时几乎可以达到完全抗菌效果；②不同材料的抗菌情况。研究结果表明，氧化石墨烯和纳米银都具有一定的抑菌效果，但是相同溶液浓度条件下，氧化石墨烯纳米银溶液的抗菌效果高于氧化石墨烯和納米银溶液抗菌效果的总和；③抑菌原理探究。本文对不同时间段内的大肠杆菌染色情况进行调查和分析，发现在氧化石墨烯纳米银溶液中的大肠杆菌的染色情况逐渐随时间加重，最终确定该种复合材料通过破坏细胞膜达到抑菌效果。

3 结论

综上所述，本文采用的新型氧化石墨烯纳米银复合材料能够满足材料制备要求，而通过对该种复合材料抗菌性能的研究发现，氧化石墨烯纳米银复合材料能够通过对细菌细胞膜的破坏进行抗菌，并且由于在该材料中纳米银获得充分分散，极大提升了抗菌能力。

参考文献：

[1]秦静，姜力文，杨春苗，郭贝贝，孙雪菲，王曙光.氧化石墨烯纳米银复合材料的制备及其抗菌性[J].环境化学， 2016，35（03）：445-450.

[2]秦静.氧化石墨烯纳米复合膜的制备及抗污染性能研究[D].济南：山东大学，2015.