掺杂纳米光催化剂的可见光抗菌活性研究

论文摘要

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。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。为了降低生产成本,实验以无机盐为原料,采用化学沉淀法和浸渍法相结合制备了具有可见光活性的N、金属离子双掺杂TiO2粉体,光催化实验表明:双掺杂TiO2粉体在可见光下具有较好的光催化活性。由于薄膜材料更具有发展前景,本实验对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。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 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
• 2 光催化抗菌材料'>1.2 TiO₂光催化抗菌材料
• 2 光催化抗菌材料的特点'>1.2.1 TiO₂光催化抗菌材料的特点
• 2 抗菌性的因素'>1.2.2 影响纳米TiO₂抗菌性的因素
• 2 抗菌材料的发展应用现状'>1.2.3 纳米TiO₂抗菌材料的发展应用现状
• 2 光催化抗菌机理'>1.3 TiO₂光催化抗菌机理
• 2 光催化活性的途径'>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-xN_x 粉体光催化剂及其掺杂改性'>2.1.2 化学沉淀法制备TiO_2-xN_x粉体光催化剂及其掺杂改性
• 3 钙钛矿型光催化剂的制备'>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 光催化降解甲基橙实验'>2.3.2 TiO₂光催化降解甲基橙实验
• 3 钙钛矿型氧化物光催化降解酸性红3B 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
• 2粉体的可见光活性'>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
• 3.1.1 TEM 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
• 2 粉体可见光活性分析'>3.2 Ag/TiO₂粉体可见光活性分析
• 2 粉体的抗菌活性'>3.2.1 Ag/TiO₂粉体的抗菌活性
• 2 粉体降解甲基橙的活性'>3.2.2 Ag/TiO₂粉体降解甲基橙的活性
• 2 粉体的可见光活性分析'>3.3 V/TiO₂粉体的可见光活性分析
• 2 粉体的抗菌活性'>3.3.1 V/TiO₂粉体的抗菌活性
• 2 粉体降解甲基橙的活性'>3.3.2 V/TiO₂粉体降解甲基橙的活性
• 2 粉体的可见光活性分析'>3.4 La/TiO₂粉体的可见光活性分析
• 2 粉体的抗菌活性'>3.4.1 La/TiO₂粉体的抗菌活性
• 2 粉体降解甲基橙的活性'>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
• 2-xN_x 粉体'>4.1 化学沉淀法制备TiO_2-xN_x粉体
• 2-xN_x 的光催化活性'>4.2 过渡金属离子掺杂TiO_2-xN_x的光催化活性
• 2-xNx 的可见光活性分析'>4.2.1 Fe/TiO₂-xNx 的可见光活性分析
• 2-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
• 2-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
• 2薄膜的抗菌活性和降解甲基橙溶液的活性'>第五章 TiO₂薄膜的抗菌活性和降解甲基橙溶液的活性
• 2 薄膜制备工艺的选择'>5.1 TiO₂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
• 2 薄膜的抗菌活性分析'>5.2 TiO₂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
• 2 薄膜抗菌性的影响'>5.2.2 La 掺杂对TiO₂薄膜抗菌性的影响
• 2 薄膜抗菌活性的影响'>5.2.3 Ce 掺杂对TiO₂薄膜抗菌活性的影响
• 2 薄膜降解甲基橙活性分析'>5.3 TiO₂薄膜降解甲基橙活性分析
• 2 薄膜降解甲基橙活性的影响'>5.3.1 La 掺杂对TiO₂薄膜降解甲基橙活性的影响
• 2 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 A803钙钛矿型氧化物的光催化及抗菌性能研究
• 3 的表征'>6.1 纳米LaCoO₃的表征
• 3 的粒径对光催化及抗菌性能的影响'>6.2 LaCoO₃的粒径对光催化及抗菌性能的影响
• 3 的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
• 3 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