[发明专利]一种吲哚复合ZnO/Zn镀层的制备及其抗菌耐蚀应用

说明书

本发明属于金属镀层复合与改性领域，具体涉及一种吲哚复合ZnO/Zn镀层的制备及其抗菌耐蚀应用。利用恒电流沉积，在碱性沉积液中添加天然抗菌产物吲哚，在钢铁表面获得吲哚复合镀层，之后，在氮气环境下干燥后，在空气中锌阵列表面自然形成花状ZnO锌阵列，形成吲哚复合ZnO/Zn镀层。本发明中的吲哚复合ZnO/Zn镀层表面可形成纳米ZnO柱组成的花状结构，结合了花状ZnO的物理抗菌作用与吲哚的化学抗菌作用，抗菌性能优异，适用于受到生物活性侵害的水环境或海洋环境中的钢结构防护，具有良好的污损防护应用价值。

技术领域

本发明属于电化学镀层改性领域，具体涉及一种吲哚复合ZnO/Zn镀层的制备及其抗菌耐蚀应用。

背景技术

锌基镀层由于其自腐蚀电位负、屏障作用好而被广泛应用与钢铁结构的防护性镀层。尽管锌基镀层能为化学与电化学腐蚀环境提供防护，但当其应用于生物活性水环境或海洋环境中时，却受到微生物腐蚀与生物污损的巨大侵害。

有研究表明，将抗菌剂复合入金属镀层材料中能获得抗菌特性，但前人所用的抗菌剂以防污剂为主，虽然半衰期较短，但对于环境仍有一定危害，不能从根本上获得环境友好、无毒、无污染的微生物腐蚀与污损防护技术。

而利用纳米粒子，如纳米Ag、纳米ZnO等杀菌性粒子复合或涂布在镀层表面，则能够达到环保、高效的目的。但其价格昂贵、制备工艺复杂仍是目前面临的重大问题。

发明内容

针对上述问题，本发明目的在于提供一种抗菌耐蚀的吲哚复合ZnO/Zn镀层及其制备和应用。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案为：

一种吲哚复合ZnO/Zn镀层的制备方法，在碱性锌镀液中添加吲哚，通过恒电流法获得复合镀层，而后在N₂干燥后，在空气中自然形成花状ZnO纳米阵列。

所述碱性锌镀液体系为：14～18g/L NaOH、1.9～2.2g/L ZnO，溶于蒸馏水中；所述吲哚的添加量为0.2～1.0g/L。

所述吲哚的最佳添加量为1.0g/L。

所述恒电流法的阴极为碳钢基底，阳极为纯锌片，电流密度为15～25mA cm^-2。

所述N₂干燥时间为10min以上，保证水分不参与空气中Zn的氧化反应。

一种吲哚复合ZnO/Zn镀层，按所述的方法制备获得具有纳米花状结构的吲哚复合ZnO/Zn镀层。

一种吲哚复合ZnO/Zn镀层的应用，所述复合镀层在生物活性环境中的抗菌或腐蚀防护中的应用。

所述复合镀层在生物活性环境中在作为抗菌层或耐蚀层中的应用。

本发明的有益效果在于：

本发明将吲哚这种天然抗菌产物作为抗菌添加剂，复合入锌基电镀层中，且在其表面能够自然形成纳米花状ZnO薄膜，使吲哚的化学抗菌作用与纳米ZnO柱的物理抗菌作用结合，大大增强了复合镀层的耐蚀与抗菌活性。相比于常规的锌镀层，本发明中的吲哚复合ZnO/Zn电镀层能够复合天然抗菌产物吲哚，使其获得化学抗菌活性，且同时能够自主在镀层表面形成纳米花状ZnO，进而获得物理抗菌特性，具有优异的耐蚀、杀菌特性。具体在于：

(1)本发明不仅具备普通锌镀层自腐蚀电位负、屏障作用好的优点，还具有绿色无毒、环境友好的耐微生物腐蚀与防生物污损效果，具有多功能性。

(2)本发明利用吲哚作为镀液添加剂用于控制镀层表面结构与形貌，使其不同于其他锌基镀层，能够在空气环境下表面自发形成ZnO纳米花，达到物理抗菌的作用。

(3)本发明中吲哚在镀层中的成功吸附与复合，使其获得了完全无污染的化学抗菌作用。