纳米TiO,2薄膜的溶胶-凝胶法制备及抗菌性能研究

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1、摘要以廉价易得的无机盐TiCh为前驱体，避免了使用有机钛醇盐的复杂工艺，采用溶胶一凝胶法和漫渍提拉技术在普通钠钙硅玻璃表面制备了纳米T102光催化抗菌薄膜，解决了砸02抗菌剂的固定化问题。并分析了溶胶一凝胶的转变过程及温度、反应物初始浓度等因素对溶胶一凝胶转变过程的影响，探索了薄膜的最佳制备工艺。结果表明，选择初始浓度为1：30的溶胶，以2mm／s的提拉速度镀膜时，一次膜厚约为40nm。在玻璃片上镀3次膜，在450℃的条件热处理l小时，可获得粒径约为10rim，负载牢固，均匀性及透明性较好的纳米Ti02多孔薄膜。奉实验以在自然界普遍存在且与人类健康密切相关的革兰氏阴性菌种大肠杆菌为实

2、验菌种，研究了薄膜的制备工艺条件如镀膜次数、热处理温度及杀菌条件如光照条件、光照时间、菌液浓度等因素对纳米Ti02薄膜抗菌性能的影响，发现当菌液浓度在J03cFU／m1数量级上时，热处理温度为450℃的3层Ti02薄膜在日光照射2小时的条件下杀菌率为90％以上，荧光灯照射2小时的条件下，杀菌率也可达80％以上。应用SEM分析了大肠杆菌在光催化过程中的微观变化，认为纳米Ti02薄膜的杀菌作用过程大致为：(1)菌体在啊02薄膜表面的吸附；(2)细胞壁损伤；(3)胞内物质泄漏；(4)菌体死亡。从提高Ti02光催化效率的角度出发对纳米Ti02抗菌薄膜进行了铁系过渡元素(Fe，Co，Ni)掺杂

3、，其最佳掺杂浓度为M：Ti=0．5％(摩尔比)；利用稀土元素及贵金属银的协同杀菌作用，对纳米Ⅱ02薄膜中进行了变价及不变价的稀土元素代表(Ce、Y)掺杂和贵金属元素(Ag)掺杂，最佳掺杂浓度为M：Ti：o．3％(摩尔比)。在最佳掺杂浓度时，所掺杂的金属元素在一定程度上能明显提高薄膜的抗菌性能，荧光灯照射2小时其杀菌率均可达95％以上。金属元素掺杂能够提供有利的氧化．还原势阱成为光生电子缺陷，阻止了电子一空穴对的复合，降低空间电荷层的厚度；IⅣVjS表明过渡金属元素和稀土元素均能在不同程度上提高纳米"ri02薄膜的光响应范围。关键词：TiO：，溶胶．凝胶，薄膜，抗菌，大肠杆茸，掺杂Ab

4、stractTi02photocatalyst，whichhasabroad—spectrumofantibacterialeffect，aswellasitsjnnocuity，stabilityinchemicalproperties，hasbeenacknowledgedasoneofthemostfascinatinginorganicantibacterialagent．Inthiswork，nanosizedTi02thinfilmswerepreparedoncolnInonsoda—lime—silicaglasssubstratesusingTiChasaprecu

5、rsor，whichwasinexpensiveandeasytoget，bysol—gelprocessinganddip-coatingmethod，tosolvethefixationofTi02．Kineticsandinfluencingfactors，suchasoriginalTiChconcen拉ationandtemperature，intheprocessofsol—geltransitionofTi02solwerestudied．nebestparametersduringthetechnolc。gicalprocesswereresearchedalso．I

6、thasbeenfoundthatfirmandtransparentnanosizedTi02thinfilmscouldbegetwhenoriginalconcentrationwasthatTiCh：C2H50H=1：30(volumeratio)，thepulledspeed2mm／sandrepeatedtwicetogetthree—layeredfilms．temperatureofheattreatment450℃for1hour．UsingEscherichiacoliform,whichisgramnegtiveandwidespreadinnatureaswe

7、llascloserelatedwithhumanhealth，asmodelorganism，thisworkalsodiscussedtheeffectofvariousfactors，suchasthenumberofcoatings，temperatureofheattreatment,theinitialE．coliconcentrationanddifferentilluminatedconditionsonantibacterialprope