纳米银负载石墨烯/二硫化钼插层复合材料的可控合成及其抗菌防污机理研究

It has been a hot topic to develop new effective environmentally-friendly-antibacterial materials since the prohibition of use of tributyltin by international maritime organization. Based on the structure and properties of Graphene oxide(GO) and molybdenum disulfide （MoS2） , herein, our proposed research is to fabricate a novel effective environmentally-friendly antibacterial composites of GO/MoS2/Ag, by means of GO exfoliation of layered MoS2 nanosheets technique and nano-silver controllable synthesis technique. This functioned composites are expected not only to integrate effectively the antibacterial performance of reduced GO, silver nanoparticles, chitosan and photocatalytic antibacterial, but also to have the characteristics of the super-hydrophilic and efficient response to visible light. Thus, the functioned antibacterial composite can be widely used in the applications of marine antifouling coating, water treatment, as well as environment protection. Herein the study in this project, located course frontier, is of vital importance in raising nation’s basic research level of antifouling materials, developing a new kinds of antibacterial-antifouling functional composited materials, as well as promoting the related industries of GO/MoS2 composites.

自国际海事组织决定全面禁止使用有机锡防污剂以来，探索研究新型高效且环境友好的抗菌防污新材料成为当前海洋防污研究的主要方向和热点。本研究项目以新型环境友好型、高效抗菌防污剂的研发为导向，从材料的结构和性质入手，借助于层片状氧化石墨烯插（GO）层剥离二硫化钼（MoS2）纳米片，以及银纳米粒子可控还原等技术，构建一种新型的GO/MoS2/Ag二维层状纳米抗菌防污复合材料。该抗菌材料不但有效地综合了石墨烯、纳米银、壳聚糖抗菌以及光催化抗菌等功效，而且还具有超亲水以及对可见光高效响应的特点，在海洋防污、污水处理以及环境保护等领域具有非常广阔的应用前景。本项目的研究内容和目标处于学科前沿，其成果对于提高我国抗菌防污材料基础研究水平，发展一类新型抗菌防污功能材料，推动我国石墨烯/二硫化钼复合材料相关产业的发展具有重要意义。

微生物污损主要指细菌等微生物在材料表面附着并形成生物膜(biofilm)的现象。在日常生活中，微生物污损会加速食品污染腐败、水体污染、医疗器械的污染，严重威胁着人类的身心健康。海洋生物污损会对船舶舰艇及海洋设施造成极大的危害，通常会导致金属表面涂层的破坏，加速金属的腐蚀；增加船舶航行阻力，降低航速并增加燃料消耗；阻塞海水输送管道；损坏海洋仪器，造成信号是真，性能降低，甚至安全隐患；增加维修工作量，加大运行费用等不良后果。. 申请人基于微生物腐蚀、海洋防污涂层以及二维层状材料的研究背景，以新型、环境友好型防污材料的研发为导向，在本课题中提出，借助于层片状氧化石墨烯插层剥离MoS2，以及纳米银负载等技术，构建一种集多重杀菌机制有机结合的载银GO/MoS2插层复合纳米抗菌材料。我们通过不同方法制备了MoS2, 并发现在水热制备中，通过添加一定量的丙酸可以合成1T-2H 复合相的MoS2, 这种1T-2H 复合相的MoS2 在能源材料以及催化双氧水分解中表现出较高的应用价值。之后，本课题探索了二硫化钼在芬顿试剂中的应用，研究发现，相比于Fe3+, 1T-2H MoS2 可以有效的提升芬顿试剂的对双氧水的利用效率，降低Fe3+的用量。通过将MoS2与氧化钨等复合杂化，我们发现可以有效的提升MoS2 材料光催化性能。此外，课题开展中，研究探索了借助于二维纳米材料/导电高分子材料在海洋防腐防污涂层中的应用，研究发现导电高分子改性的石墨烯显著提升涂层的防腐性能，在改性海洋防腐防污涂层中也具有较大的应用前景。