碳量子点—双季铵盐复合荧光水凝胶的制备和性能研究

顾雪娇

大连海事大学

摘要：抗菌是生物医学材料领域始终面临着的重要课题。抗菌水凝胶作为一种新型的抗菌材料,在医学方面常用作伤口敷料,它可以阻隔细菌与伤口的接触,同时抑制在湿润环境中微生物的生长与繁殖。其中,季铵盐水凝胶因为具有容易获得、环境友好的优点而受到研究人员的关注。本实验以制备具有荧光性能的抗菌水凝胶为目标,总体分为碳量子点的制备、碳量子点复合水凝胶的制备两个部分进行。第一部分以邻苯二胺和尿素为前体,水热合成制备具有黄色荧光的碳量子点。对碳量子点的合成工艺进行优化得出,当两种原料质量比为1:5、反应温度为160℃、反应时间为5h、浓度为5mg/mL时,所得碳量子点荧光强度最强。对碳量子点进行红外光谱、紫外光谱、荧光光谱、透射电镜、X射线衍射表征其性能与结构,结果表明碳量子点呈类球形颗粒,粒径分布均一,平均粒径为4.3nm,具有明显晶格条纹,条纹间距为0.192nm。表面带有丰富的羟基、羰基等含氧官能团,使用390nm的光对其进行照射,在567nm波段出发射出黄色荧光,且荧光具有稳定性。第二部分首先使用甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯（2-（Dimethylamino）ethyl methacrylate,DMAEMA）与3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵（3-Chloro-2-hydroxypropyltrimethylammonium chloride,CHPTAC）进行亲核取代反应制备一种新型的带有双键的双季铵盐单体,通过红外光谱和核磁氢谱证明其结构。对其合成工艺进行优化得出,DMAEMA与CHPTAC摩尔比为1.5:1,反应温度为70℃,反应时间为12h时,季铵盐单体产率最高为64.6%。用溶液自由基共聚合的方法制备双季铵盐-丙烯酸共聚物,将黄色荧光碳量子点以浸泡的方式物理掺杂入季铵盐水凝胶中,得到荧光季铵盐水凝胶。对其进行红外光谱、荧光光谱、力学性能、抗菌性能表征与测试。结果表明,碳量子点成功掺杂使水凝胶具备荧光性能,同时力学性能也有所增强,与纯丙烯酸树脂相比具有显著的抑菌效果。 更多
关键词:碳量子点; 季铵盐; 抗菌水凝胶; 荧光水凝胶;
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