異質(zhì)復合TiO2及WO3的制備、表征及光催化抗菌研究.pdf

1、近年來由致病菌引起的食品安全事件已引起人們的廣泛關(guān)注，針對此類食品安全問題，眾多研究學者探索出各種應(yīng)對方法，其中半導體光催化殺菌得到眾多研究學者青睞，這是一種新興殺菌技術(shù)，它以太陽光為驅(qū)動力，是一種高效、廣譜、持久、耐熱、不易產(chǎn)生耐藥性和無二次污染的綠色環(huán)保殺菌技術(shù)。單純的半導體材料抗菌效果有限，光相應(yīng)范圍窄，限制其抗菌性能，對材料進行改性可顯著拓寬光相應(yīng)范圍，本論文主要探討采用貴金屬沉積、半導體復合方法對材料進行改性，以拓展材料在可見

2、光區(qū)吸收和提高光催化效率。以溶劑熱法作為研究方法，以TiO2和WO3為主體材料分別合成具有不同特性的異質(zhì)復合納米材料，以大腸桿菌K12為實驗菌株。
　　本研究選用Au、Ag納米顆粒和PdO為改性材料對TiO2和WO3進行修飾。首先，Au顆粒在TiO2表面能有效富集電子，增加TiO2的表面等離子體效應(yīng)，有利于電子空穴對的形成及提高可見光吸收，實驗中合成了Au含量分別為0%、0.5%、1%、3%、5%的納米異質(zhì)復合材料，結(jié)果表明Au/

3、TiO2復合材料除了在紫外光區(qū)有很強的光吸收，在可見光區(qū)（λ＞400 nm）波長為550nm左右處也有較強的吸收峰，同時隨著Au含量的增加，Au納米顆粒發(fā)生團聚現(xiàn)象而引起SPR效應(yīng)的降低，可見光吸收降低，0%、0.5%、1%、3%、5%Au/TiO2異質(zhì)復合材料在5h可見光照射后殺菌率分別為85.7%、44.2%、32.4%、52.7%和54.8%，1%Au/TiO2的可見光吸收和對致病菌大腸桿菌的殺菌性能均比較優(yōu)異，這種Au/TiO2

4、納米顆粒的可見光光吸收能力是由貴金屬Au修飾引起的表面等離子體共振（SPR）效應(yīng)引起的。在Au/TiO2納米顆粒合成方法基礎(chǔ)之上通過一步法分別合成了一系列具有SPR效應(yīng)的Ag/AgCl/TiO2復合材料和一種負載PdO納米顆粒的零維WO3顆粒與二維片狀Na2W4O13復合的異質(zhì)光催化材料2-D PdO/WO3/Na2W4O13，結(jié)果證明這兩種材料在可見光區(qū)大腸桿菌均具有優(yōu)異的抗菌效果。Ag/AgCl/TiO2等離子體光催化復合材料中10

5、%Ag/AgCl/TiO2光催化殺菌效果最好，可見光照射40min內(nèi)107CFU/mL大腸桿菌可被全部殺滅；2-D PdO/WO3/Na2W4O13復合材料中PdO納米顆粒作為光生電子捕獲肼捕獲電子，降低光生電子與空穴的復合，提高光催化效率，其中0.5%PdO負載的WO3/Na2W4O13材料抗菌效果最好，5h可見光催化后致死率為98.7%。實驗證明通過改性能夠顯著增強材料光催化性能，并且均能夠殺死食品致病菌大腸桿菌，抗菌性能優(yōu)異，初步