掺杂纳米光催化剂的可见光抗菌活性研究

摘要

TiO2粉体或薄膜光催化剂在紫外光作用下可以杀菌、光催化降解有机污染物，从而达到净化环境的目的，具有广阔的应用前景。本研究采用sol-gel法制备了具有可见光活性的粉体光催化剂Ag/TiO2. V/TiO2和La/TiO2，并通过测试方法对其进行了表征。XPS结果表明在催化剂表面Ag以单质的形式存在，而La以氧化物的形式存在。XRD表明Ag/TiO2. V/TiO2和La/TiO2光催化剂均以锐钛矿的形式存在，其中V离子的引入使衍射发生宽化。光吸收图谱表明Ag/TiO2、V/TiO2和La/TiO2三种光催化剂的光吸收均发生红移，且在可见光区的吸收强度明显高于TiO2。分别以黑光灯和荧光灯为光源，通过对大肠杆菌的抗菌实验和光催化降解甲基橙溶液，研究了Ag/TiO2、 V/TiO2和La/TiO2粉体光催化剂的光催化活性，结果表明三种光催化剂均具有较好的可见光活性。 本文对TiO2薄膜的抗菌和降解有机污染物活性进行了研究。通过稀土元素掺杂，制备了La/TiO2和Ce/TiO2薄膜光催化剂，此光催化剂在可见光下能够有效杀死大肠杆菌和降解甲基橙溶液。钙钛矿型氧化物是另一类新型可见光活性光催化剂，实验采用柠檬酸络合法制备了形状均匀的纳米LaCoO3及其复合钙钛矿型氧化物，并对其光催化活性及抗菌性能进行了分析。结果表明，随着LaCoO3粉体粒径的增大及Cu掺入量的减少，其光催化活性和抗菌性都降低。各LaBO3化合物粉体的光催化活性和抗菌性的变化趋势为：LaCoO3>LaFeO3>LaMnO3。

目录

文摘

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第一章 绪论

1.1抗菌材料

1.1.1抗菌有关概念

1.1.2抗菌材料的发展

1.1.3抗菌剂的分类及特点

1.1.4抗菌材料抗菌性评价方法

1.2TiO2光催化抗菌材料

1.2.1TiO2光催化抗菌材料的特点

1.2.2影响纳米TiO2抗菌性的因素

1.2.3纳米TiO2抗菌材料的发展应用现状

1.3 TiO2光催化抗菌机理

1.4提高TiO2光催化活性的途径

1.4.1阳离子掺杂改性

1.4.2阴离子掺杂改性

1.4.3半导体复合

1.4.4表面光敏化

1.5课题提出

1.6本章小结

第二章 光催化剂的制备及其微观结构表征

2.1实验设计

2.1.1光催化剂的制备

2.1.2化学沉淀法制备TiO2-xNx粉体光催化剂及其掺杂改性

2.1.3 ABO3钙钛矿型光催化剂的制备

2.2结构与性能表征

2.2.1 XRD分析

2.2.2 TEM分析

2.2.3 UV-vis分析

2.2.4 XPS分析

2.3光催化剂的活性测试

2.3.1抗菌性测定

2.3.2 TiO2光催化降解甲基橙实验

2.3.3 ABO3钙钛矿型氧化物光催化降解酸性红3B实验

2.4实验原料

第三章 Sol-gel法制备M/TiO2粉体的可见光活性

3.1光催化剂的表征

3.1.1TEM表征

3.1.2 XPS表征

3.1.3 XRD表征

3.1.4 UV-vis吸收光谱表征

3.2 Ag/TiO2粉体可见光活性分析

3.2.1 Ag/TiO2粉体的抗菌活性

3.2.2 Ag/TiO2粉体降解甲基橙的活性

3.3 V/TiO2粉体的可见光活性分析

3.3.1 V/TiO2粉体的抗菌活性

3.3.2 V/TiO2粉体降解甲基橙的活性

3.4 La/TiO2粉体的可见光活性分析

3.4.1 La/TiO2粉体的抗菌活性

3.4.2 La/TiO2粉体降解甲基橙的活性

3.5本章小结

第四章 双掺杂粉体光催化剂的可见光活性

4.1化学沉淀法制备TiO2-xNx粉体

4.2过渡金属离子掺杂TiO2-xNx的光催化活性

4.2.1 Fe/TiO2-xNx粉体的可见光活性分析

4.2.2 Cu/TiO2-xNx粉体的可见光活性分析

4.2.3 Ag/TiO2-xNx粉体的可见光活性分析

4.3本章小结

第五章 TiO2薄膜的抗菌活性和降解甲基橙溶液的活性

5.1TiO2薄膜制备工艺的选择

5.1.1拉膜次数对薄膜光催化性能的影响

5.1.2热处理温度对薄膜光催化性能的影响

5.2TiO2薄膜的抗菌活性分析

5.2.1光催化薄膜抗菌性评价方法研究

5.2.2 La掺杂对TiO2薄膜抗菌性的影响

5.2.3 Ce掺杂对TiO2薄膜抗菌活性的影响

5.3TiO2薄膜降解甲基橙活性分析

5.3.1 La掺杂对TiO2薄膜降解甲基橙活性的影响

5.3.2 Ce掺杂对TiO2薄膜降解甲基橙活性的影响

5.4本章小结

第六章 AB03钙钛矿型氧化物的光催化及抗菌性能研究

6.1纳米LaCoO3的表征

6.2 LaCoO3的粒径对光催化及抗菌性能的影响

6.3掺杂对LaCoO3的光催化及抗菌性能的影响

6.4 B位离子对LaBO3的光催化及抗菌性能的影响

6.5本章小结

第七章 结论

参考文献

创新性

发表论文和参加科研情况说明

致谢