低温燃烧法制备高效光催化抗菌材料与检测方法研究

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TiO2光催化抗菌材料具有抗菌和杀菌的双重效用,且具有净化空气、污水处理、自清洁等光催化效应,已成为新一代的无机功能材料。但其在某些应用方面也存在一些问题,当在弱紫外光激发下,光催化活性明显不足。目前,纳米二氧化钛的常用制备方法如溶胶——凝胶法、醇盐水解沉淀法、微乳液法等,使用的原料通常为有机醇盐,价格昂贵。对于光催化抗菌材料的检测方法,国内尚无真正意义上的抗菌检测标准出台,使其在应用上受到了某些限制。   针对上述问题,本实验采用“低温燃烧合成法”,以价格低廉的硫酸钛为原料制备纳米二氧化钛,并通过稀土掺杂提高TiO2的光催化活性。实验考察了制备过程中稀土掺杂量、酸度、煅烧温度和时间、超声时间等对Ce/TiO2粉体抗菌性能的影响。借助XRD和SEM对所制备的粉体进行测试和表征,确定其最佳制备条件。借鉴国外两种检测标准,分别对制备的TiO2粉体进行了几种定性测试和定量测试方法的比较,确定出最佳的检测方法,并逐步制定了薄膜型光催化抗菌材料的抗菌检测方法。   实验发现,0.3%稀土添加量的抗菌粉体粒径最小,光催化抗菌性能最好;在pH=7的条件下,所制备的样品粒径较小,晶型为锐钛矿和金红石的混晶;并且随着煅烧温度的升高,锐钛矿型TiO2逐渐转变为金红石型;适当的延长煅烧时间有助于粉体中有机物的除去;超声30min粉体粒径最小。实验确定最佳制备条件为铈掺杂量0.3%、pH=7、煅烧温度650℃、煅烧时间2h、超声30min,所制备的TiO2粉体粒径在15nm左右。   光照时间、粉体添加量、菌液浓度、光照条件等对粉体的抗菌性能有一定的影响。本文选取光照时间lh、粉体添加量10mg、菌液浓度103cfu/ml、普通日光灯为光源检测粉体的抗菌性能。最佳制备条件下粉体的杀菌率为34.90%。薄膜型光催化抗菌材料杀菌率为90.46%。
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