一种改性氧化石墨烯复合材料及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及纳米材料及环境科学技术领域，涉及一种改性氧化石墨烯复合材料及其制备方法和应用，尤其涉及一种抑菌型改性氧化石墨烯复合材料、制备方法及其在重金属离子吸附、染料吸附及抗菌中的应用。


背景技术：

2.由于工业化和农业现代化的发展，世界范围内的水污染正在急剧升级。染料和重金属离子造成的污染被认为是严重的环境问题。染料和重金属离子在活细胞中的生物蓄积将由于其致癌性和高毒性进而对人类和动物器官的功能造成致命的损害。各种分离技术已用于从废水中去除污染物，包括离子交换，膜过滤，电化学法，吸附法，生物降解和凝聚等。在这些处理方法中，吸附法因其高效，易处理和低投资成本而被认为是最有吸引力的方法。除了有机和无机污染物外，被多种微生物污染的水还威胁着人类健康，因为多种细菌可以导致人类和动物的水传播疾病。因此，设计和合成有效的吸附剂以去除污染物并作为抗菌材料变得至关重要。
3.氧化石墨烯(go)是一种廉价且无毒的柔性片状材料，包含各种含氧官能团，例如羧基，羟基和环氧基，在去除废水中的染料和重金属离子方面表现出更高的吸附能力。此外，由于氧化石墨烯基复合材料对革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌具有良好的抗菌活性，因此也被用于开发高性能的抗菌材料。吸附剂表面上官能团的数量和种类决定了其吸附能力和效率。氧化石墨烯上的活性结合位点数量有限，不足以有效去除染料和重金属离子。因此，许多研究人员投入了大量精力来将氧化石墨烯与其他材料结合起来以改善其性能。
4.壳聚糖是一种在自然界广泛分布的大分子线性多糖，具有可生物降解，抗菌和环境友好的优势。壳聚糖也是一种超高容量的吸附剂，因为它含有大量的羟基和氨基，因此可以从受污染的水中去除染料和重金属。当复合材料为磁性材料时，可以很容易地通过外部磁场将其从水溶液中分离出来而不受污染。磁性壳聚糖修饰的氧化石墨烯已用于去除废水中的污染物。但是其吸附能力和抗菌效果仍然很有限，需要通过对其进行改进从而提高氧化石墨烯的吸附能力和抗菌效果。


技术实现要素：

5.本发明的目的是要解决现有技术中存在的不足，提供一种同时具备吸附和抗菌功能的复合纳米材料，将二硫代氨基甲酸酯枝接到磁性壳聚糖修饰的氧化石墨烯上，不仅提高了氧化石墨烯的吸附性能，也增强了其抗菌效果。
6.为实现上述目的，本发明采用的方案为：
7.一种改性氧化石墨烯复合材料，通过以下方法制备：
8.(1)将fe
2
，fe
3
与蒸馏水混合，在碱性条件下反应，得四氧化三铁纳米粒子；
9.(2)将上述四氧化三铁纳米粒子与壳聚糖溶解于乙酸溶液(2％，v/v)中，加入氧化石墨烯，加入戊二醛，调节ph后反应，得磁性壳聚糖氧化石墨烯纳米复合材料；
10.(3)以二甲基亚砜和异丙醇为介质，加入步骤(2)的磁性壳聚糖氧化石墨烯纳米复合材料并滴加环氧氯丙烷，随后加入氢氧化钠溶液，室温下反应，盐酸调节ph，加入胺化物，然后在室温下搅拌反应，得三亚乙基四胺官能化的磁性壳聚糖氧化石墨烯纳米复合材料；
11.(4)以氢氧化钠和异丙醇为介质，加入步骤(3)的三亚乙基四胺官能化的磁性壳聚糖氧化石墨烯纳米复合材料，随后加入二硫化碳，室温下搅拌得二硫代氨基甲酸酯功能化磁性壳聚糖氧化石墨烯纳米复合材料。
12.步骤(1)所述fe
2
、fe
3
和蒸馏水的配比为1：1.5～3：30～40(g/g/ml)；所述fe
2
和fe
3
分别以fecl2·
4h2o和fecl3·
6h2o固体形式加入。
13.步骤(1)中碱为氨水，所述氨水与蒸馏水体积比为1：5～9。
14.步骤(2)中戊二醛的加入量为乙酸溶液(2％，v/v)的2.5～10％，加入戊二醛后调节 ph为8～11，反应温度为70～100℃。
15.步骤(2)中氧化石墨烯、四氧化三铁纳米粒子、壳聚糖和乙酸溶液(2％，v/v)的配比为：1：1.5～2.5：3～5：150～250(g/g/g/ml)。
16.步骤(3)中二甲基亚砜和异丙醇的体积比为：1：0.5～2。
17.步骤(3)中调节ph值为1～4。
18.步骤(3)中所述胺化物为三亚乙基四胺。磁性壳聚糖氧化石墨烯纳米复合材料、三亚乙基四胺、环氧氯丙烷和氢氧化钠溶液的体积比为：1：0.5～1.5：0.5～1.5：50～150 (g/ml/ml/ml)。
19.步骤(4)中所述三亚乙基四胺官能化的磁性壳聚糖氧化石墨烯纳米复合材料与氢氧化钠、异丙醇、二硫化碳的配比为1:40～100:40～100:5～20(g/ml/ml/ml)。
20.步骤(4)中的氢氧化钠溶液中浓度为0.05～0.2mol
·
l
‑1。
21.具体地，本发明所述的改性氧化石墨烯复合材料通过如下方法制备：
22.(1)将fecl2·
4h2o，fecl3·
6h2o与蒸馏水混合，加入与蒸馏水体积比为1：5～9的氨水将溶液调为碱性，在惰性气体保护下搅拌反应，将所得产品磁分离并水洗至中性，即得四氧化三铁纳米粒子；
23.(2)将上述四氧化三铁纳米粒子与壳聚糖溶解于乙酸溶液中，加入氧化石墨烯，搅拌下加入戊二醛，并调ph为8～11，在70～100℃反应，将产物清洗后干燥，得到磁性壳聚糖氧化石墨烯(chm
‑
go)纳米复合材料；
24.(3)以二甲基亚砜和异丙醇为介质，加入步骤(2)的磁性壳聚糖氧化石墨烯并滴加与二甲基亚砜体积比为40～50的环氧氯丙烷，随后加入氢氧化钠溶液，室温下反应3～7h，通过盐酸调节ph为1～4，加入三亚乙基四胺，然后在室温下搅拌3～7h，将产物清洗后干燥，得到三亚乙基四胺官能化的磁性壳聚糖氧化石墨烯(chm
‑
go
‑
teae)纳米复合材料；
25.(4)以0.05～0.2mol
·
l
‑1氢氧化钠和异丙醇为介质，加入步骤(3)的三亚乙基四胺官能化的磁性壳聚糖氧化石墨烯，随后加入二硫化碳，室温下搅拌2～8h，异丙醇洗涤后室温下干燥得二硫代氨基甲酸酯功能化磁性壳聚糖氧化石墨烯(chm
‑
go
‑
dtc)纳米复合材料。
26.本发明所制备改性氧化石墨烯纳米复合材料，其具有如下的特点：基材为氧化石墨烯，磁性壳聚糖交联在所述氧化石墨烯上，并且二硫代氨基甲酸酯枝接在磁性壳聚糖上。最终合成的改性氧化石墨烯纳米复合材料上官能团分布均匀，具有较高的比表面积、长期稳定性和再生能力，进而表现出较强的吸附能力和优异的抗菌性能。
27.本发明还提供了改性氧化石墨烯纳米复合材料在重金属离子吸附、染料吸附、抗菌中的应用。
28.优选地，所述重金属离子包含pb
2
、cu
2
离子中的一种或多种；所述染料包含亚甲蓝、结晶紫中的一种或多种；所述细菌包含大肠杆菌、金黄葡萄球菌中的一种或多种。
29.本发明的改性氧化石墨烯纳米复合材料通过对氧化石墨烯进行表面修饰，在氧化石墨烯上交联了磁性壳聚糖，并且接枝了含有丰富官能团的二硫代氨基甲酸酯，增加了氧化石墨烯的吸附位点，提高了其对重金属离子和染料的吸附容量，同时增强了其抗菌效果，本发明提供的制备方法简单，材料具有磁性易分离，吸附后可易于回收，避免了二次污染。此外，该材料对革兰氏阴性菌大肠杆菌和革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌都具有显著的抗菌活性，对金黄葡萄球菌的抗菌效果较强于大肠杆菌。
附图说明
30.图1为氧化石墨烯(a)、磁性壳聚糖氧化石墨烯(b)、三亚乙基四胺官能化的磁性壳聚糖氧化石墨烯(c)以及二硫代氨基甲酸酯功能化磁性壳聚糖氧化石墨烯(d)的扫描电镜图
31.图2为氧化石墨烯(a)、磁性壳聚糖氧化石墨烯(b)、三亚乙基四胺官能化的磁性壳聚糖氧化石墨烯(c)以及二硫代氨基甲酸酯功能化磁性壳聚糖氧化石墨烯(d)的红外光谱图
32.图3为二硫代氨基甲酸酯功能化磁性壳聚糖氧化石墨烯的x射线光电子能谱图：全扫光谱图(a)；c 1s光谱图(b)；o 1s光谱图(c)；n 1s光谱图(d)
33.图4为纳米材料的x射线衍射图(a)及磁滞回线图(b)
34.a1:四氧化三铁的x射线衍射图；a2：二硫代氨基甲酸酯功能化磁性壳聚糖氧化石墨烯的x射线衍射图；b1：四氧化三铁的磁滞回线图；b2：二硫代氨基甲酸酯功能化磁性壳聚糖氧化石墨烯的磁滞回线图
35.图5为不同ph对二硫代氨基甲酸酯功能化磁性壳聚糖氧化石墨烯吸附容量的影响图：染料(a)；重金属(b)；zeta电位图(c)
36.mb：亚甲蓝；cv：结晶紫
37.图6为不同材料用量对二硫代氨基甲酸酯功能化磁性壳聚糖氧化石墨烯吸附容量和去除效率的影响图
38.图7为二硫代氨基甲酸酯功能化磁性壳聚糖氧化石墨烯的吸附动力学图(a)；一级动力学拟合图(b)；二级动力学拟合图(c)
39.图8为二硫代氨基甲酸酯功能化磁性壳聚糖氧化石墨烯的吸附等温线图(a)；朗格缪尔拟合图(b)；弗兰德李希拟合图(c)
40.图9为不同材料浓度下二硫代氨基甲酸酯功能化磁性壳聚糖氧化石墨烯对大肠杆菌(a) 及金黄葡萄球菌(b)的抗菌效果图
具体实施方式
41.下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
42.实施例1
43.一种改性氧化石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
44.1)将9.4g fecl3·
6h2o和3.5g fecl2·
4h2o超声溶于140ml蒸馏水中，氮气保护下，向溶液中滴加20ml nh4·
oh(25％，v/v)，将溶液在80℃下机械搅拌30min。反应完成后，将混合物冷却至室温，并用磁铁将磁性材料从溶液中分离出。所得到的固体用蒸馏水洗涤三次，60℃烘干，得到四氧化三铁纳米粒子。
45.2)称取0.8g壳聚糖溶于40ml 2％乙酸水溶液，将0.4g步骤1)得到的四氧化三铁纳米粒子与0.2g氧化石墨烯分散于其中，搅拌下加入3ml戊二醛，并调ph为9，在80℃反应5 h，将产物通过外加磁场分离后，蒸馏水和乙醇分别洗涤三次，得到磁性壳聚糖氧化石墨烯纳米复合材料。
46.3)取步骤2)得到的磁性壳聚糖氧化石墨烯3.0g于20ml二甲基亚砜和20ml异丙醇的混合溶液中，缓慢滴加环氧氯丙烷0.42ml，接着加入50ml的1mol
·
l
‑1氢氧化钠，使其在室温下反应5h。通过加入盐酸将ph调节至1
‑
2，加入0.5ml的三亚乙基四胺，然后在室温下搅拌5h。沉淀物磁分离后用蒸馏水和乙醇洗涤至中性，并在60℃的真空烘箱中干燥，得到三亚乙基四胺磁性壳聚糖氧化石墨烯纳米复合材料。
47.4)将0.5g步骤3)得到的三亚乙基四胺磁性壳聚糖氧化石墨烯纳米复合材料加入含有20ml 0.1mol
·
l
‑1氢氧化钠溶液和20ml异丙醇的混合溶液中，然后加入6ml二硫化碳，将所得的悬浮液在室温下搅拌6h。并通过磁体收集沉淀物，并用异丙醇洗涤以去除未反应的二硫化碳，并在室温下干燥，得到二硫代氨基甲酸酯官能团化的磁性壳聚糖氧化石墨烯。
48.图1用扫描电镜对氧化石墨烯，磁性壳聚糖氧化石墨烯，三亚乙基四胺官能化的磁性壳聚糖氧化石墨烯和二硫代氨基甲酸酯功能化磁性壳聚糖氧化石墨烯进行了形态学研究进而揭示样品的表面结构变化。氧化石墨烯的典型形态如图1a所示，具有超薄的层状结构，边缘略微起皱且表面光滑。磁性壳聚糖氧化石墨烯的图像(图1b)显示出粗糙的表面，表明磁性壳聚糖以高密度很好地分散在氧化石墨烯薄板上。图1c显示的三亚乙基四胺官能化的磁性壳聚糖氧化石墨烯的表面形态与磁性壳聚糖氧化石墨烯非常相似。因此，三亚乙基四胺官能化的磁性壳聚糖氧化石墨烯的成功合成需要其他表征方法来证明。如图1d所示，改性后二硫代氨基甲酸酯功能化磁性壳聚糖氧化石墨烯表面略微平坦，这可以归因于三亚乙基四胺与二硫化碳的反应。
49.为了确认某些官能团在每个步骤中的成功组合，通过ft
‑
ir对氧化石墨烯、磁性壳聚糖氧化石墨烯、三亚乙基四胺官能化的磁性壳聚糖氧化石墨烯和二硫代氨基甲酸酯功能化磁性壳聚糖氧化石墨烯进行了表征。在氧化石墨烯的ft
‑
ir光谱(图2a)中，3436cm
‑1附近的宽峰与oh的拉伸振动有关，在1705、1629、1397、1270和787cm
‑1处的特征峰分别归因于c＝o 拉伸振动，c＝c拉伸振动，c＝o对称拉伸振动，c
‑
o拉伸振动和环氧拉伸振动。对于磁性壳聚糖氧化石墨烯，在580cm
‑1处的峰与磁性壳聚糖中四氧化三铁的fe
‑
o键拉伸有关，并且在2922和2822cm
‑1处的吸光度归因于烷烃基团中的c
‑
h拉伸振动。出现在838cm
‑1处的峰与
‑
d
‑
葡萄糖单位有关。此外，在1548cm
‑1处的峰归属于酰胺基团的c
‑
n拉伸振动，证明通过酰胺化成功合成了磁性壳聚糖氧化石墨烯。与磁性壳聚糖氧化石墨烯相比，三亚乙基四胺官能化的磁性壳聚糖氧化石墨烯的c
‑
h和n
‑
h拉伸振动峰值强度的显着增加(图2c)可能是由于三亚乙基四胺中存在大量的烷基和仲胺基，这意味着三亚乙基四胺已成功嫁接到磁性壳聚糖
氧化石墨烯上。由于引入了二硫代氨基甲酸酯基团，在二硫代氨基甲酸酯功能化磁性壳聚糖氧化石墨烯的ft
‑
ir光谱中发现了许多新的特征峰(图2d)。在1273、1024和665cm
‑1处的新频带分别对应于
‑
nh
‑
cs
‑
中的c
‑
n拉伸振动，c＝s振动和c
‑
s振动。简而言之，成功地制备了二硫代氨基甲酸酯功能化磁性壳聚糖氧化石墨烯纳米复合材料。
50.通过xps进一步证实了二硫代氨基甲酸酯功能化磁性壳聚糖氧化石墨烯复合材料中元素的化学形态。二硫代氨基甲酸酯功能化磁性壳聚糖氧化石墨烯复合材料的全扫描xps光谱如图3a所示，在710、532、400、284和168ev处的峰分别属于fe 2p，o 1s，n 1s，c 1s 和s 2p。n，s和fe的存在表明二硫代氨基甲酸酯功能化磁性壳聚糖氧化石墨烯已成功制备。另外，二硫代氨基甲酸酯功能化磁性壳聚糖氧化石墨烯的c1s光谱可分为八条拟合曲线，其结合能分别为283.63、284.50、285.16、285.64、287.9、286.14、286.73和288.07ev，这分别与c
–
n、c＝c/c
‑
c、c
‑
o，
‑
nhco
‑
，c＝o，o
‑
c＝o，c
‑
s和c＝s中的碳原子一致。 c
‑
n的存在充分证明三亚乙基四胺已成功嫁接到磁性壳聚糖上。二硫代氨基甲酸酯功能化磁性壳聚糖氧化石墨烯的o1s光谱显示了四个峰在529.45、530.51、531.34和532.08ev处分配给fe
‑
o、o
‑
c＝o、c＝o和c
‑
o
‑
h。fe
‑
o的发现表明最终的合成材料含有磁性壳聚糖。二硫代氨基甲酸酯功能化磁性壳聚糖氧化石墨烯复合材料的n1s光谱(图3d)在398.77、399.50 和401.33ev处显示三个峰，分别属于
‑
nhco
‑
，c
‑
nhr和n
‑
cs2键。二硫代氨基甲酸酯功能化磁性壳聚糖氧化石墨烯的xps光谱表明在结合能为162.86和168.60ev时出现了硫信号(图3a)，这与二硫代氨基甲酸酯中的
‑
c
‑
sh和
‑
c＝s官能团一致。n 1s和s 2p光谱表明存在二硫代氨基甲酸酯与磁性壳聚糖。这些结果与ft
‑
ir特性相对应。
51.用xrd技术研究了氧化石墨烯，四氧化三铁和二硫代氨基甲酸酯功能化磁性壳聚糖氧化石墨烯的晶体结构(图4a)。对于氧化石墨烯(图4a的插图)，观察到在2θ＝11.11
°
的强而窄的特征峰，表明氧化石墨烯具有丰富的氧官能团。如图4a1和4ba2所示，在四氧化三铁和二硫代氨基甲酸酯功能化磁性壳聚糖氧化石墨烯样品的x射线衍射图中都观察到2θ＝30.86
°ꢀ
(220)、35.56
°
(311)、43.20
°
(400)、53.86
°
(422)、57.22
°
(511)和62.74
°
(440)的衍射峰，这表明合成过程没有引起四氧化三铁纳米颗粒的结晶相变。此外，由于存在脱乙酰壳多糖，二硫代氨基甲酸酯功能化磁性壳聚糖氧化石墨烯的xrd图谱在2θ＝20.7
°
处显示出衍射峰。
52.为了评估所制备的纳米复合材料的磁性能，如图4b所示，在室温下使用vsm记录了二硫代氨基甲酸酯功能化磁性壳聚糖氧化石墨烯和四氧化三铁的磁滞回线。二硫代氨基甲酸酯功能化磁性壳聚糖氧化石墨烯和四氧化三铁的饱和磁化强度分别为23.3和58.6emu
·
g
‑1。这种差异可以归因于在四氧化三铁表面上的非磁性材料涂层。但是，其磁性足以将二硫代氨基甲酸酯功能化磁性壳聚糖氧化石墨烯从水溶液中磁性分离出来。
53.实施例2
54.称取0.01g上述的二硫代氨基甲酸酯官能团化的磁性壳聚糖氧化石墨烯纳米复合材料多份，然后分别加入到50ml含150μg
·
ml
‑1cu
2
的溶液及50ml含150μg
·
ml
‑1pb
2
的溶液中，调节重金属溶液ph分别为2、3、4、5、6，室温下150rpm振荡80min，取吸附后的溶液过0.45μm滤膜，用原子吸收光谱仪进行重金属离子浓度测定。在重金属离子吸附过程，两种离子的吸附量随ph变化如图5(a)所示，可以看出cu
2
、pb
2
在ph为6时吸附达到最大，计算二硫代氨基甲酸酯官能团化的磁性壳聚糖氧化石墨烯对150μg
·
ml
‑1cu
2
的吸附量约为272.6mg
·
g
‑1，对150μg
·
ml
‑1pb
2
的吸附量约为321.5mg
·
g
‑1。
55.实施例3
56.称取0.01g上述的二硫代氨基甲酸酯官能团化的磁性壳聚糖氧化石墨烯纳米复合材料多份，然后分别加入到50ml含150μg
·
ml
‑1亚甲蓝的溶液及50ml含150μg
·
ml
‑1结晶紫的溶液中，调节染料溶液ph分别为3、4、5、6、7、8，室温下150rpm振荡120min，取吸附后的溶液过0.45μm滤膜，用紫外
‑
可见分光光度计进行染料浓度测定。在染料吸附过程，两种染料的吸附量随ph变化如图5(b)所示，可以看出亚甲蓝、结晶紫在ph为8时吸附达到最大，计算二硫代氨基甲酸酯官能团化的磁性壳聚糖氧化石墨烯对150μg
·
ml
‑1亚甲蓝的吸附量约为356.3mg
·
g
‑1，对150μg
·
ml
‑1结晶紫的吸附量约为382.5mg
·
g
‑1。
57.实施例4
58.称取0.005、0.01、0.015、0.02、0.025、0.03、0.035g上述的二硫代氨基甲酸酯官能团化的磁性壳聚糖氧化石墨烯纳米复合材料，然后分别加入到50ml含150μg
·
ml
‑1亚甲蓝、结晶紫、pb
2
、cu
2
溶液中，调节重金属溶液ph为6，室温下150rpm振荡80min；调节染料溶液ph为8，室温下150rpm振荡120min，取吸附后的溶液过0.45μm滤膜，用紫外
‑ꢀ
可见分光光度计进行染料浓度测定，用原子吸收光谱仪进行重金属离子浓度测定。在重金属离子吸附过程，两种离子的去除率和吸附量随材料用量变化如图6所示，可以看出随着材料用量的增加，去除效率逐渐增加，吸附容量先增加后降低，是因为材料用量增加后吸附位点不饱和导致。
59.实施例5
60.称取0.01g上述的二硫代氨基甲酸酯官能团化的磁性壳聚糖氧化石墨烯纳米复合材料多份，然后分别加入到50ml含150μg
·
ml
‑1亚甲蓝、结晶紫、pb
2
、cu
2
溶液中，调节重金属溶液ph为6，染料溶液ph为8，室温下150rpm振荡10、20、40、60、80、120、160、 180min，取吸附后的溶液过0.45μm滤膜，用紫外
‑
可见分光光度计进行染料浓度测定，用原子吸收光谱仪进行重金属离子浓度测定。在重金属离子吸附过程，两种离子的吸附量随吸附时间变化如图7所示，可以看出cu
2
、pb
2
在吸附时间为80min时吸附达到平衡，亚甲蓝、结晶紫在吸附时间为120min时吸附达到最大，计算二硫代氨基甲酸酯官能团化的磁性壳聚糖氧化石墨烯对150μg
·
ml
‑1cu
2
的平衡吸附量约为271.1mg
·
g
‑1，对150μg
·
ml
‑1pb
2
的平衡吸附量约为320.4mg
·
g
‑1，对150μg
·
ml
‑1亚甲蓝的平衡吸附量约为352.6mg
·
g
‑1，对 150μg
·
ml
‑1结晶紫的平衡吸附量约为376.2mg
·
g
‑1。
61.实施例6
62.称取0.01g上述的二硫代氨基甲酸酯官能团化的磁性壳聚糖氧化石墨烯纳米复合材料多份，然后分别加入到50ml含20、50、100、150、200、250、300μg
·
ml
‑1亚甲蓝、结晶紫、pb
2
、cu
2
溶液中，调节重金属溶液ph为6，室温下150rpm振荡80min；调节染料溶液ph为8，室温下150rpm振荡120min，取吸附后的溶液过0.45μm滤膜，用原子吸收光谱仪进行重金属离子浓度测定。在吸附过程，材料吸附量随待测物浓度变化如图8所示，可以看出二硫代氨基甲酸酯官能团化的磁性壳聚糖氧化石墨烯对亚甲蓝、结晶紫、pb
2
、cu
2
的最大吸附容量分别为507.61、520.83、416.67、349.65mg
·
g
‑1。
63.实施例7
64.分别将不同浓度实施例1中的氧化石墨烯、磁性壳聚糖氧化石墨烯、三亚乙基四胺
磁性壳聚糖氧化石墨烯及二硫代氨基甲酸酯磁性壳聚糖氧化石墨烯与细菌悬浊液混合培养，2h 后均匀涂于固体琼脂平板上，通过统计所得菌落数目分析材料的抗菌活性。具体方法为将大肠杆菌和金黄色葡萄球菌分别培养于液体培养基，在恒温摇窗中培养至指数生长期(od
600
为0.3左右)时取重新接种于10ml新培养基，加入纳米复合物，使其终浓度分别为10、20、 50、75、100、150μg
·
ml
‑1放入恒温摇床中继续培养，梯度浓度稀释之后均匀涂于固体琼脂平板上，置于37℃恒温培养箱培养，然后记录各个平板表面的菌落数目，统计作图分析。如图9所示，大肠杆菌比金黄色葡萄球菌对氧化石墨烯更为敏感，这可能归因于氧化石墨烯纳米片锋利的边缘对人体造成的物理损害以及氧化应激对细胞功能和细胞膜的重大损害。将磁性壳聚糖引入氧化石墨烯纳米片中可以更有效地增强对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌活性。此外，与大肠杆菌相比，磁性壳聚糖氧化石墨烯对金黄色葡萄球菌的抗菌作用更为明显。大量的壳聚糖阳离子氨基可以很容易地通过电荷相互作用与带负电荷的细菌膜相互作用，从而导致细胞膜的破坏和细胞内生物材料的泄漏。由于金黄色葡萄球菌的等电点低于大肠杆菌，因此对金黄色葡萄球菌的抗菌作用强于大肠杆菌。修饰三亚乙基四胺后，三亚乙基四胺磁性壳聚糖氧化石墨烯对两种细菌的抗菌作用进一步增强，这可能归因于三亚乙基四胺上活性基团的较高局部密度，使其更容易与带负电荷的细菌细胞壁相互作用。与三亚乙基四胺磁性壳聚糖氧化石墨烯相比，二硫代氨基甲酸酯功能化磁性壳聚糖氧化石墨烯的抗菌活性虽略有下降，但仍具有优异的抗菌效果，这可能是由于二硫化碳接枝后最终材料的比表面积降低所致。