掺杂tiolt2gt纳米薄膜光催化抗菌性能及应用研究

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1、摘要随着社会的进步以及人民生活水平的提高，人们对健康的生存环境日益关注，抗菌意识不断增强。Ti02光催化材料的抗菌性能日益受到重视，但由于锐钛矿Ti02具有较宽的带隙能，只有在紫外光的照射下才能激发，使其在自然光条件下的应用受到了限制，因此本论文采用掺杂方法束提高Ti02光催化活性。本文采用溶胶一凝胶方法，在陶瓷釉面砖表面制备掺杂Ti02薄膜。分别考察了La、Sm、Ce单组份掺杂，La／Fe、Sm／Fe、Ce／Fe双组份共掺杂，Ag掺杂，Ce／Ag双组份共掺杂及Ce非均匀掺杂对薄膜抗菌性能的影响，通过XRD、TEM、UV-vis等测试手段埘样品进行分析。考

2、察了薄膜制各条件如掺杂浓度、镀膜层数、焙烧温度等及光催化抗菌条件如光照时间、光照强度、菌液浓度等不同条件对薄膜抗菌性能的影响。结果表明，采用溶胶流速为2mnv's，最佳镀膜3层，最佳焙烧温度500℃，保温1h的制备T艺，可获得附着牢固、表面无缺陷、光泽度高达180以上、高光催化活性的Ti02抗菌薄膜。XRD测试表明，在最佳热处理温度下，掺杂样品均为锐钛矿相，单组份掺杂TiOz，均能引起晶格畸变，细化晶粒，平均晶粒大小为15nm；而LaJFe、Ce／Fe双组份掺杂Yi02，可提高结晶度，促进晶粒长大。TEM测试结果表明掺杂Ti02薄膜致密，颗粒均匀。UV-v

3、is分析表明，掺杂均引起薄膜吸收边的红移，拓宽了薄膜的光响应范围。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验菌种评价了不同掺杂体系ri02薄膜的抗菌活性。La、Sm、Ce单组份掺杂最佳掺杂浓度分别为O．4％、1．1％、O．3％，荧光灯照射2h抗菌率分别为86．76％、87％、90．86％；La／Fe、Sm／Fe、Ce／Fe双组分掺杂中各稀土的最佳掺杂浓度与单组分掺杂时相同，双组份掺杂可同时提高电子和空穴向界面的迁移速率，从而使薄膜的抗菌活性得到明显提高，双掺杂可使Ti02在可见光区有响应，荧光灯照射2h抗菌率分别为99．94％、9

4、0．76％、96．8％；与单组份掺杂相比，双组份掺杂具有协

5、一J效应。Ag掺杂，町以增加Ti02表面光生宁穴的浓度，从而提高光催化能力，最佳掺杂浓度为5％；Ce／Ag双组份掺杂最佳掺杂比例为0．04，最佳镀层为Si2／Agl，荧光灯下2h抗茼率达99．4％，；黑暗条件下，24h抗菌率达99％以t；通过调整过渡层及T双组分共掺杂镀层，获得了在室内光条件

6、、具有较强的光催化活性的特殊配方。与均匀掺杂相比，非均匀掺杂均可明显提高薄膜的光催化抗菌活性，2h抗菌率达到98．96％。关键词：Ti02；光催化；掺杂：抗菌ABSTRACTWiththeprogressof

7、oursocietyandtheadvancementoflivingstandard，Peoplearepayingmoreandmoreattentiontothehealthyenvironmentwheretheylive．InrecentyearsmuchattentionhasbeenpaidtoTi02owingtoitsnovelphotocatalyticactivity．But，largebandgapenergy(3．2eV)foranataseTi02(excitationwavelength<387．5rim)limitsitsp

8、racticalapplicationundertheconditionofnaturalsolarlight．Inthispaper,weascendthephotocatalyticefficiencybydopingmethod．InthispaperthedopedTi02thinfilmswerepreparedbysol-gelprocessonthesurfaceofceramicglaze，Theinfluenceofrare—earth-dopedofLa、Sm、Ce，CodopedLa／Fe、Sm／Fe、Ce／Fe，dopedAg，co

9、dopedCe／AgandCedopednon—uniformlytothephotocatalyticactivewerediscussed，ThecharactersofsamplesweremeasuredbyXRD，TEMandUV—vismethods．thisworkalsodiscussedtheeffectofvariousfactors，suchasthecontentofdoping，thenumberofcoatings，temperatureofheattreatment，theinitialE．coliconcentrationa

10、nddifferentilluminatedconditionsO