美學(xué)者發(fā)現石墨烯氧化物可抑制水凈化膜表面細菌生長(cháng)
2014-04-09 17:03:27
admin
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據科學(xué)網(wǎng)2014年1月3日訊 據美國《化學(xué)工程與新聞》（C&EN）網(wǎng)站2014年1月2日報道，美國耶魯大學(xué)（Yale University）化學(xué)工程與環(huán)境工程系的研究人員，已經(jīng)成功的將石墨烯氧化物應用于水處理，研究結果發(fā)現石墨烯氧化物納米薄片應用于海水淡化和水處理凈化膜，可以有效抑制表面細菌生長(cháng)。圖1就是微生物殺手的示意圖，研究人員將只有單個(gè)原子厚度的氧化石墨烯薄片耦合在聚酰胺膜（藍色部分）的表面來(lái)達到抑制細菌生長(cháng)之目的。
圖1
要將海水或污水轉變成可飲用的水取決于聚酰胺薄膜的過(guò)濾能力。微生物在薄膜上的滲入和淤積會(huì )使其去除鹽分和污染物的能力遭到破壞。但是，如果在聚酰胺材料的薄膜附著(zhù)一層石墨烯氧化物納米薄片（attaching graphene oxide nanosheets），就可以減少細菌生長(cháng),而且這些功能化的薄膜與現今使用的濾膜相比較，沒(méi)有必要經(jīng)常清洗，使用周期更長(cháng)。此項研究成果已經(jīng)在《環(huán)境科技快報》雜志發(fā)表（Environ. Sci. Technol. Lett.，2013, DOI: 10.1021/ez4001356）。
某些納米材料,如石墨烯氧化物可以殺死微生物，但是具體的作用機理目前還尚未被人們認識。在先前的研究中,研究人員制得的抗菌膜，是在鑄造過(guò)程中通過(guò)將石墨烯氧化物混入到聚酰胺之中。但是根據耶魯大學(xué)梅納赫姆·伊利米勒（Menachem Elimelech）等人的研究結果認為，如果將石墨烯氧化物置于膜內,對于滅殺微生物是無(wú)效的。由于納米材料昂貴,還有可能會(huì )對環(huán)境造成影響,伊利米勒想開(kāi)發(fā)一種抗菌膜,需要盡可能少的石墨烯氧化物，這樣就可以降低生產(chǎn)成本，有可以節省原材料，保護環(huán)境。
為此,伊利米勒和他的同事們用酰胺耦合化學(xué)法，在聚酰胺膜的表面附著(zhù)一層30～650nm寬的氧化石墨烯薄片。伊利米勒說(shuō)：“無(wú)論怎樣，當你改變了表面化學(xué)時(shí),幾乎總是影響到膜的性能?！钡@并不是立竿見(jiàn)影，功能化以后的薄膜與未經(jīng)處理的薄膜一樣，使水的通過(guò)不受影響，但是抑菌效果截然不同。
研究人員測試了這種功能化薄膜的抗菌活性，他們用大腸桿菌培養基覆蓋功能化薄膜一個(gè)小時(shí)。然后,研究人員試圖在瓊脂板培養來(lái)自任何粘在此膜上的細菌。與未經(jīng)處理的薄膜進(jìn)行比較,那些用氧化石墨烯改性的薄膜生產(chǎn)的細菌菌落減少65%。為了強化殺傷力,伊利米勒計劃在未來(lái)的實(shí)驗中，對在聚酰胺薄膜表面使用石墨烯氧化物薄片的數量和大小繼續進(jìn)行深入研究。