不同方法制备的AgI和TiO2复合光催化剂对大肠杆菌抑制作用研究.pptx

不同方法制备的AgI/ TiO2复合光催化剂对大肠杆菌抑制作用研究 前言 本实验采用沉淀法制备AgI/TiO2复合光催化剂，研究应用复合光催化剂AgI/TiO2在I0=428.9mw／m2模拟太阳光(150W氙灯，λ= 200-900nm)光照下使大肠杆菌失活的实验。考察了在不同的焙烧温度、不AgI/TiO2悬浮液浓度、不同杀菌时间下的复合光催化剂杀菌果筛选出光催化剂的最佳杀菌条件。结果表明当AgI/TiO2 的浓度为0.5g/L、焙烧温度为500◦C、复合光催化剂在模拟太阳光下照射60min就可以达到97%以上杀菌效果。 关键词：复合光催化剂；模拟太阳光；光催化；杀菌；二氧化钛 TiO2光催化杀菌原理 TiO2属于一种n型半导体材料，它的禁带宽度为3.2ev（锐钛矿）,当它受到波长小于或等于387.5nm的光(紫外光)照射时，价带的电子就会获得光子的能量而越前至导带，形成光生电子（e-）;而价带中则相应地形成光生空穴(h+)，如图1-1所示。如果把分散在溶液中的每一颗TiO2粒子近似看成是小型短路的光电化学电池，则光电效应应产生的光生电子和空穴在电场的作用下分别迁移到TiO2表面不同的位置。表面的光生电子e-易被水中溶解氧等氧化性物质所捕获，而空穴h+则可氧化吸附于 TiO2表面的有机物或先把吸附在 TiO2表面的OH-和H2O分子氧化成 •OH自由基。反应过程如下： TiO2 hv→ TiO2(e− + h+) (1) h+ +H2O → •OH + H+ (2) e− +O2→ •O2− (3) •O2− +e− +2H+→ H2O2 (4) 反应生成的活性超氧离子自由基(•O2-)和羟基自由基(•OH)可穿透细胞的细胞壁,破坏细胞膜质,进入菌体阻止成膜物质的传输,阻断其呼吸系统和电子传输系统,从而有效地杀灭细菌。这一过程需要2 h才完成,其光催化灭菌作用可以在光照结束后的一段时问内继续有效。 TiO2对绿脓杆菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、牙枝菌和曲霉等都具有很强的杀菌能力。综合国内外相关研究结果, TiO2 的光催化杀菌机理主要以辅酶A氧化机理、细胞壁(膜)破坏机理和遗传物质破坏机理为主。 TiO2表面负载贵金属 1.在TiO2表面负载贵金属，如Au，Ag，Ni能较大幅度提高TiO2的光解水效率，由于这些贵金属的费米能级比TiO2低，因此，导带的电子便向负载在表面的这些贵金属颗粒转移，直至两者的费米能级相等为止，而空穴仍留在TiO2内，这样电子和空穴就得到了有效分离，大大降低了他们复合的几率。 2.Ag+属于重金属离子，其接触细菌细胞时,与细胞机体中酶蛋白的巯基(-SH)反应,使蛋白质凝固，导致细菌失活 复合光催化剂的制备 （1）将1.0g聚乙烯醇加入100mL热水中溶解，然后再缓慢滴加至25mL0.1mol/L的KI溶液中并且磁力搅拌30min制得A液。 （2）将20mL 0.1mol/LAgNO3溶液缓慢滴入100ml 0.02mol/L的氨水中，搅拌10min制得B液。 （3）磁力搅拌下将上述B液逐滴滴入A液中持续20min从而制得C液（有淡黄色沉淀生成） （4）将34ml的钛酸四丁酯按5:2的体积比与乙酰丙酮混合，然后在30min搅拌条件下滴加至50ml无水乙醇中生成亮黄色的TiO2溶液（D液）。 （5）将TiO2溶胶前体（D液）磁力搅拌下逐滴滴加至AgNO3溶胶中（C液）搅拌60min，离心分离获得黄色沉淀，将沉淀用去离子水冲洗2-3次，再用无水乙醇冲洗2次。 （6）沉淀物在80◦C下干燥24h，然后将样品分批次以10◦C /min的速度升温至相应温度（400◦C、500◦C、600◦C、700◦C、800◦C）焙烧3h。从而制得多种不同温度焙烧的复合催化剂。 绘制大肠杆菌细菌生长曲线 图.1 大肠杆菌生长曲线 图.1为本实验中对大肠杆菌测定的生长曲线。通过20h连续监测制作出的生长曲线图可以非常清晰看出，本实验室保存的大肠杆菌菌株活性较好。其0-5h时间内(其OD值小于0.1)细菌处于延缓期，5-10h期间细菌处于快速增长繁殖的指数生长时期，而在 10h以后则进入生长相对缓慢的稳定平稳期。指数期的细菌数目成几何级快速增长，因此研究指数生长细菌的抗菌作用显得尤为重要。因此本实验一律取经过6h恒温培养的大肠杆菌进行实验操作。 不同焙烧温度下相同浓度的光催化剂时杀菌过程比较 图.2 不同焙烧温度下相同浓度的光催化剂在30min时杀菌效果曲线 不同焙烧温度制得的AgI/TiO2纳米颗粒所形成的晶型不同，因此其对细菌的杀菌作用效果也不同，通过使用不同焙烧温度的AgI/TiO2来测定其最适状态。实验表明不同焙烧温度制备的催