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1、光催化抗菌性能研究进展1.1引言自20世纪70年代初发现二氧化钛电极具有光照下分解水的功能以來⑴,冇关二氧化钛等半导体光催化的研究成为国内外关注的一个热点。由于TiO2对很多冇机污染物吸附较强、催化氧化活性高，因此它在环境污染治理方面扮演极其重要的角色，被广泛用于光催化处理多种冇机物。近年来,TiO2成为最受人们青睐的一种绿色环保型光催化剂。但TiO?的电子和空穴容易发生复合，光催化效率低，带隙较宽（约312eV），只能在紫外区显示光化学活性，对太阳能的利用率小于10%。人类目前使用的主要能源冇石油、天然气和煤炭三种。根据国际能源机构的统计，地球
2、上这三种能源能供人类开采的年限，分别只有40年、50年和240年。值得注意的是，中国剩余可开采储蓄仅为1390亿吨标准煤，按照中国2003年的开采速度16.67亿吨/年，仅能维持83年叫中国石油资源不足，天然气资源也不够丰富，中国已成为世界第二大石油进口国。因此，开发新能源，特别是用清洁能源替代传统能源，迅速地逐年降低它们的消耗量，保护环境改善城市空气质量早已经成为关乎社会可持续发展的重大课题。中国能源发展方向可以锁定在前景看好的五种清洁能源：水电、风能、太阳能、氢能和生物质。太阳能不仅清洁干净，而且供应充足，每天照射到地球上的太阳能是全球每天所
3、需能源的一万倍以上。直接利用太阳能來解决能源的枯竭和地球环境污染等问题是其中一个最好、直接、有效的方法。为此,中国政府制定实施了“中国光明工程”计划模仿自然界植物的光合作用原理和开发出人工合成技术被称为“21世纪梦”的技术。它的核心就是开发高效的太阳光响应型半导体光催化剂⑻。目前国内外光催剂的研究多数停留在二氧化钛及相关修饰切。尽管这些工作卓有成效，但是在规模化利用太阳能方面还远远不够。因此搜寻高效太阳光响应型半导体作为新型光催化剂成为当前此领域最重要的课题，10-
4、2,o不仅如此随着社会的发展、科技的进步、文化水平的捉高，人们的健康的意识也随Z
5、加强。大多疾病是由细菌、霉菌等作为病原菌侵入人类和动植物发生的一系列反应而引起的，影响人们的健康，甚至危及生命，微生物还会引起各种工业材料、食品、化妆品、医药品等分解、变质、劣化、腐败，带来重大的经济损失，因此，具有杀菌和抗菌效应的商品越来越受到人们的关注。一般来说，抑制细菌增强和发冇的性能称为抗菌，杀死细菌或接近无菌状态的性能称为杀菌，具有抗菌或杀菌功能的材料通称为抗菌材料。人工合成的抗菌材料可分为无机和有机两大类，由于冇机类抗菌材料存在抗菌性较弱，耐热性、稳定性较差，自身分解产物和挥发物可能对人体有害，不适合用于高温加工等缺点，限制了其使用，
6、并逐渐被无机类的抗菌材料所替代〔⑶。传统的无机类抗菌剂由银、铜、锌等金属离子担载于沸石、磷酸错、易熔玻璃、硅胶、活性炭等载体组成。1.2光催化材料体系的研究概况从目前的资料來看，光催化材料体系主要可以分为氧化物，硫化物，氮化物以及磷化物氧化物：最典型的主要是TiO?及其改性材料。目前，绝大部分氧化物主要集中在元素周期表中的d区，研究的比较多的是含Ti,Nb,Ta的氧化物或复合氧化物。其他的含W,Cr,Fe,Co,Ni,Zi•等金属氧化物也见报道。个人感觉，(1区过渡族金属元素氧化物经过炒菜式的狂轰乱炸后，开发所谓的新体系光催化已经没有多大潜力。口
7、前，以日本学者J.Sato为代表的研究人员，已经把口光锁定在p区元素氧化物上，如含有Ga,Ge,Sb,In,Sn,Bi元素的氧化物。硫化物：硫化物虽然有较小的禁带宽度，但容易发生光腐蚀现象，较氧化物而言，稳定性较差。主要有ZnS,CdS等氮化物：也有较低的带系宽度，研究得不多。有Ta/N,Nb/N等体系磷化物：研究很少，如GaP1.2.1按照晶体/颗粒形貌分类半导体微粒柱撑于石墨及天然/人工合成的层状硅酸盐层状单元金属氧化物半导体如：V2O5,MoO3,WO3等钛險锐險钛锐酸及其合成的碱(土)金属离子可交换层状结构和半导体微粒柱撑于层间的结构含B
8、i层状结构材料，(Bi2O2)2+(An-1BnO3n+1)2-(A=Ba,Bi,Pb；B=Ti,Nb,W),钙钛矿层(An^BnOa^1)2-夹4(Bi2O2)2+层之间。典型的冇：Bi2WO6,Bi2W2O9,Bi3TiNbO9层状钮酸盐：RbLnTa2O7(Ln=La,Pr,Nd,Sm)1.2.1.2通道结构比较典型的为BaTi4O9,A2Ti6O3(A=K,Na,Li,等)。这类结构往往比层状结构材料具有更为优异的光催化性能。研究认为，其性能主要归咎于金属-氧多面体中的非对称性，产生了偶极距，从而有利于电子和空穴分离1.4.1.3管状结构
9、在钛酸盐小研究较多.1.2.1.4晶须或多晶一维材料经出VLS,VS,LS（如水热合成，熔盐法）机制可制备一维材料；液相合成中的软模化学
