Page 20 - 《精细化工》2022年第6期

·1086· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

色葡萄球菌的抗微生物活性分别为 100.0%、100.0% 性能产生影响。因此，纳米纤维素基 TiO 2 复合材
和 98.5%。 料的制备、结构调控与性能之间的关系仍是研究的
（3）将纳米 TiO 2 颗粒沉积在纳米纤维素表面 热点之一。
上。纳米纤维素表面存在大量羟基，纳米 TiO 2 前驱 2.4 纳米纤维素基多组分纳米粒子复合抗菌材料
体水解后与羟基产生分子内和分子间氢键作用，诱 多组分纳米粒子复合材料因其在催化、电子、
导 TiO 2 成核和生长，最终在纳米纤维素上附着沉积 抗菌和光学应用中的独特功能而受到关注。除了以
纳米 TiO 2 晶体 [50] 。ZHAN 等 [51] 在 70 ℃，CNC 悬浮 上单一抗菌纳米粒子与纤维素复合形成纳米纤维素
液中水解 TiO 2 前驱体硫酸氧钛 3 h，纳米纤维素诱 基复合抗菌材料外，也有研究者将其他纳米抗菌粒
导前驱体结晶，制得白色粉末 TiO 2 /CNC 纳米复合 子或者多组分抗菌无机纳米粒子与纳米纤维素复合
材料，如图 5b 所示。所得的 TiO 2 纳米粒子的尺寸 用于抗菌领域。主要分为两类：一是以纳米纤维素
范围在 3~5 nm，均匀分布并牢固地黏附在 CNC 表 为载体和分散稳定剂，引入多组分无机抗菌纳米粒
面上，所得的 TiO 2 /CNC 复合材料 5 次循环后在紫 子，如 ZnO-Ag [53] 、Ag-TiO 2 [54] ，与单一抗菌无机粒
外照射下依然可降解 98%的染料，并且大肠杆菌浓 子相比，多组分无机纳米粒子抗菌活性更强，在提
度下降了 3 个数量级。ARULARASU 等 [52] 采用共沉 高纳米纤维素热稳定性同时有效减缓纤维素表面细
淀法，按 n(异丙醇钛)∶n(纳米纤维素)=1∶1 将异丙 菌生长；二是单一无机抗菌粒子与其他纳米粒子掺
醇钛加入到纳米纤维素溶液中，在 50 ℃下搅拌 3 h 杂或复合，如 Ag-石墨烯（GO） [55] 、ZnO-GO [56] 、
[3]
获得纳米纤维素/TiO 2 纳米复合材料。结果显示，纤 Zn-二氧化硅 [57] 、Fe 3 O 4 /Ag ，获得增强抗菌纳米纤
维素/TiO 2 纳米复合材料的粒径范围为 10~50 nm， 维素基复合材料。因其他纳米粒子具有各自优点，
加入纤维素基质后，TiO 2 通过氢键与纤维素的羟基 也可获得抗菌多功能纳米纤维素基复合材料，进一
结合，使得 TiO 2 纳米颗粒的强度显著增强，TiO 2 的 步扩展其应用领域。如 DAS 等 [58] 采用混合化学法制
拉伸强度在 2.5 MPa 达到峰值，复合材料的拉伸强 备了 Ag/类金刚石/纤维素复合薄膜，类金刚石在纤
度升高到 3.4 MPa；此外，纳米纤维素/TiO 2 纳米复 维素中的存在保证了生物相容性，未来可应用于医
合材料对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径 用绷带产品中。ZHANG 等 [59] 将生物炭-Ag 粒子均匀
分别为 14 和 13 mm。 分散在 PVA/BC 混合凝胶中，制备了 PVA/BC/生物
炭-纳米银抗菌复合材料，该复合膜表现出持久的抗

菌活性、吸附性和良好的重复使用性，在饮用水处
理领域具有很大的发展潜力。
为提高纳米粒子与纤维素的界面相容性，抗菌
用壳聚糖及其金属粒子复合材料与纳米纤维素复合
制备纳米纤维素基多组分复合抗菌材料 [42] 。壳聚糖
是一种生物相容性好和来源广的绿色抗菌材料。近
年来，壳聚糖与 Ag、Au、Zn 和 Cu 等金属纳米粒
子及其氧化物复合后会产生协同抗菌效果，极大地

图 5 原位合成 TiO 2 -BC 复合材料 [48] （a）和 TiO 2 前驱体 提高了纳米粒子的分散性和稳定性，可用于伤口敷
在 CNC 表面沉积制备 TiO 2 /CNC 复合材料 [51] （b） 料薄膜、敷料抗菌添加剂等领域 [60] ，将壳聚糖及其
的示意图 金属粒子复合物与纳米纤维素复合可以增强纳米纤
Fig. 5 Schematic diagrams of in-situ synthesis of TiO 2 -BC 维素与纳米粒子的相容性，但合成或复合工艺复杂，
composites [48] (a) and TiO 2 precursors deposition on
the surface of CNC to prepare TiO 2 /CNC 需要多步骤，成本较高，因此，该方面研究还有待
nanocomposites [51] (b) 进一步加强。

纳米 TiO 2 的制备方法条件苛刻、设备要求高， 3 结论与展望
其晶型、形貌、结构对催化活性有显著的影响。在
纳米纤维素基材上，原位生长纳米 TiO 2 是制备纳米 随着人们对纳米纤维素研究的不断深入，纳米
纤维素基 TiO 2 复合材料较温和简单的方法，同时提 纤维素基复合材料在制备和应用方面取得了显著进
高了纳米 TiO 2 的分散性和光催化活性，但纳米纤 展。尤其是无机纳米抗菌粒子与纳米纤维素复合制
维素的种类、改性等决定其比表面积、孔隙率， 备抗菌材料具有重要的实际应用价值，但也存在一
会对生成的纳米纤维素基 TiO 2 复合材料的制备及 些不足：（1）从制备方法上来讲，如何采用简单温