锂掺杂对片状纳米氧化镁抗菌性能的影响及其机理研究

利用抗菌剂来抑制、杀灭有害细菌是提高人类健康和环境卫生的一个重要手段。研究显示，MgO具有完全不同于银系和光催化型抗菌剂的抗菌机制，且具有原料丰富、抗菌条件简单和自身无色无毒等优势而备受人们关注。然而，其相对较低的抗菌性能制约了MgO基抗菌材料的研究和开发。为此，本项目以高表面活性的片状纳米MgO为研究切入点，选用与镁离子（Mg2+）半径相当、酸碱强度和离子价态均不同的锂离子（Li+）对片状纳米MgO进行掺杂，拟从氧空位和酸碱强度两方面协同作用来促进纳米MgO的抗菌性能。通过分析锂掺杂对纳米氧化镁的抗菌性能影响及其机理，从全新的角度阐明锂掺杂纳米MgO的氧空位、酸碱强度与抗菌性能之间的关系，为研发高性能MgO基抗菌材料提供理论指导和实验依据。

本项目研究了锂掺杂对片状纳米氧化镁抗菌性能的影响及机理，先后完成了片状纳米MgO、掺锂片状纳米氧化镁制备和形貌控制及抗菌性能的研究工作。研究发现：（1）在沉淀法中仅以冰乙酸为修饰剂，可在低温（400℃）下获得高结晶的片状纳米氧化镁；（2）在柠檬酸sol-gel 法制备纳米氧化镁和掺锂纳米氧化镁中，加入适量的氨水可得到片状形貌；（3）适量锂掺杂能显著地提高纳米氧化镁的抗菌性能。其中5mol% 掺杂量的样品对大肠杆菌（E. coli）最小抑菌浓度（MIC）由纯纳米氧化镁的600ppm 降到500ppm，500μg/mL的样品对E. coli杀菌率达99.99%以上；（4）锂掺杂的促进效应归因于氧空位的产生和pH值的增加，两者协同作用促进活性氧（O2）的产生和稳定，从而提高了纳米氧化镁的抗菌性能。此研究结果证实了我们提出的锂掺杂促进氧化镁抗菌性能的设想，为研究氧化镁基抗菌材料提供了一个新思路和实验依据。