摻雜TiO-,2-納米薄膜光催化抗菌性能及應(yīng)用研究.pdf

1、隨著社會(huì)的進(jìn)步以及人民生活水平的提高，人們對(duì)健康的生存環(huán)境日益關(guān)注，抗菌意識(shí)不斷增強(qiáng)。TiO<,2>光催化材料的抗菌性能日益受到重視，但由于銳鈦礦TiO<,2>具有較寬的帶隙能，只有在紫外光的照射下才能激發(fā)，使其在自然光條件下的應(yīng)用受到了限制，因此本論文采用摻雜方法來(lái)提高TiO<,2>光催化活性。 本文采用溶膠一凝膠方法，在陶瓷釉面磚表面制備摻雜TiO<,2>薄膜。分別考察了La、Sm、Ce單組份摻雜，La/Fe、Sm/Fe、C

2、e/Fe雙組份共摻雜，Ag摻雜，Ce/Ag雙組份共摻雜及Ce非均勻摻雜對(duì)薄膜抗菌性能的影響，通過(guò)XRD、TEM、UV-vis等測(cè)試手段對(duì)樣品進(jìn)行分析?？疾炝吮∧ぶ苽錀l件如摻雜濃度、鍍膜層數(shù)、焙燒溫度等及光催化抗菌條件如光照時(shí)問、光照強(qiáng)度、菌液濃度等不同條件對(duì)薄膜抗菌性能的影響。 結(jié)果表明，采用溶膠流速為2mm/s，最佳鍍膜3層，最佳焙燒溫度500℃，保溫1h的制備工藝，可獲得附著牢固、表面無(wú)缺陷、光澤度高達(dá)180以上、高光催化活

3、性的TiO<,2>抗菌薄膜。 XRD測(cè)試表明，在最佳熱處理溫度下，摻雜樣品均為銳鈦礦相，單組份摻雜TiO<,2>，均能引起晶格畸變，細(xì)化晶粒，平均晶粒大小為15nm；而La/Fe、Ce/Fe雙組份摻雜TiO<,2>，可提高結(jié)晶度，促進(jìn)晶粒長(zhǎng)大。TEM測(cè)試結(jié)果表明摻雜TiO<,2>薄膜致密，顆粒均勻。UV-vis分析表明，摻雜均引起薄膜吸收邊的紅移，拓寬了薄膜的光響應(yīng)范圍。 以在自然界普遍存在且與人類健康密切相關(guān)的革蘭氏陰

4、性菌種大腸桿菌為實(shí)驗(yàn)菌種評(píng)價(jià)了不同摻雜體系TiO<,2>薄膜的抗菌活性。La、Sm、Ce單組份摻雜最佳摻雜濃度分別為0.4﹪、1.1﹪、0.3﹪，熒光燈照射2h抗菌率分別為86.76﹪、87﹪、90.86﹪；La/Fe、Sm/Fe、Ce/Fe雙組分摻雜中各稀土的最佳摻雜濃度與單組分摻雜時(shí)相同，雙組份摻雜可同時(shí)提高電子和空穴向界面的遷移速率，從而使薄膜的抗菌活性得到明顯提高，雙摻雜可使TiO<,2>在可見光區(qū)有響應(yīng)，熒光燈照射2h抗菌率分

5、別為99.94﹪、90.76﹪、96.8﹪；與單組份摻雜相比，雙組份摻雜具有協(xié)同效應(yīng)。 Ag摻雜，可以增加TiO<,2>表面光生空穴的濃度，從而提高光催化能力，最佳摻雜濃度為5﹪；Ce/Ag雙組份摻雜最佳摻雜比例為0.04，最佳鍍層為Si2/Agl，熒光燈下2h抗菌率達(dá)99.4﹪，；黑暗條件下，24h抗菌率達(dá)99﹪以上；通過(guò)調(diào)整過(guò)渡層及T雙組分共摻雜鍍層，獲得了在室內(nèi)光條件下具有較強(qiáng)的光催化活性的特殊配方。 與均勻摻雜相