二氧化钛光催化抗菌材料的研究与应用

二氧化钛光催化抗菌材料的研究与应用

摘要：本文主要介绍了二氧化钛（TiO2）光催化材料的基本结构、特点、抗菌机理、杀菌原理、以及提高其杀菌性能的方法。尤其是作为抗菌剂在各个领域中的应用。并对其在生活中的一些应用前景作了简要评述。

关键词：二氧化钛 抗菌材料 光催化 应用

随着社会的发展、科技的进步、文化水平的提高，人们的健康的意识也随之加强。大多疾病是由细菌、霉菌等作为病原菌侵入人类和动植物发生的一系列反应而引起的，影响人们的健康，甚至危及生命，微生物还会引起各种工业材料、食品、化妆品、医药品等分解、变质、劣化、腐败，带来重大的经济损失，因此，具有杀菌和抗菌效应的商品越来越受到人们的关注。一般来说，抑制细菌增强和发育的性能称为抗菌，杀死细菌或接近无菌状态的性能称为杀菌，具有抗菌或杀菌功能的材料通称为抗菌材料。人工合成的抗菌材料可分为无机和有机两大类，由于有机类抗菌材料存在抗菌性较弱，耐热性、稳定性较差，自身分解产物和挥发物可能对人体有害，不适合用于高温加工等缺点，限制了其使用，并逐渐被无机类的抗菌材料所替代[1]。传统的无机类抗菌剂由银、铜、锌等金属离子担载于沸石、磷酸错、易熔玻璃、硅胶、活性炭等载体组成。

近年来，以二氧化钛为代表的

二氧化钛光催化抗菌材料的研究与应用

摘要：本文主要介绍了二氧化钛（TiO2）光催化材料的基本结构、特点、抗菌机理、杀菌原理、以及提高其杀菌性能的方法。尤其是作为抗菌剂在各个领域中的应用。并对其在生活中的一些应用前景作了简要评述。

关键词：二氧化钛 抗菌材料 光催化 应用

随着社会的发展、科技的进步、文化水平的提高，人们的健康的意识也随之加强。大多疾病是由细菌、霉菌等作为病原菌侵入人类和动植物发生的一系列反应而引起的，影响人们的健康，甚至危及生命，微生物还会引起各种工业材料、食品、化妆品、医药品等分解、变质、劣化、腐败，带来重大的经济损失，因此，具有杀菌和抗菌效应的商品越来越受到人们的关注。一般来说，抑制细菌增强和发育的性能称为抗菌，杀死细菌或接近无菌状态的性能称为杀菌，具有抗菌或杀菌功能的材料通称为抗菌材料。人工合成的抗菌材料可分为无机和有机两大类，由于有机类抗菌材料存在抗菌性较弱，耐热性、稳定性较差，自身分解产物和挥发物可能对人体有害，不适合用于高温加工等缺点，限制了其使用，并逐渐被无机类的抗菌材料所替代[1]。传统的无机类抗菌剂由银、铜、锌等金属离子担载于沸石、磷酸错、易熔玻璃、硅胶、活性炭等载体组成。

近年来，以二氧化钛为代表的

二氧化钛光催化废水处理

半导体多相光催化二氧化钛已经被证明是一有前途的水净化处理技术。它主要用于中低浓度废水处理，光催化材料是一种半导体材料，它具有光催化活性，能在紫外光甚至可见光照射下降解各类化学物质或杀灭细菌，例如纳米TiO2在光照射下产生强烈的氧化能力，可以把许多难分解的有毒有机污染物氧化分解为二氧化碳、水等无机物，并且反应条件温和，能耗不高，在太阳光下即可发生光催化反应，反应速度快，降解没有选择性，最可贵的是无二次污染。使得纳米二氧化钛在废水处理、大气净化、城市垃圾处理以及除臭杀菌等环保领域得到了广泛研究和应用。最优操作条件和降解途径随不同的主要药物产生的效果也不一样。本文主要讨论的是二氧化钛在各个领域的不同应用，给人类带来的各种好处，同时探讨纳米二氧化钛的光催化研究进展及制备纳米二氧化钛的不同方法。

关键词: 光催化降解；二氧化钛；废水处理

Titanium dioxide photocatalytic wastewater treatment

Semiconductor heterogeneous photocatalytic

titanium dioxide has p

纳米二氧化钛的制备及光催化

引言：

纳米二氧化钛是一种新型的光催化无机功能材料，由于其粒径在1~ 100 nm 之间, 具有粒径小、比表面积大表面活性高、分散性好等特点, 表现出独特的物理化学性质。它具有良好的透明性，紫外线吸收性及熔点低、磁性强、热导性强、高效、无毒、成本低和不造成二次污染等优点等奇异特性；还具有良好的抗菌作用，使用过程中不会发生自身损耗，而且资源丰富，价格低廉，因此在光催化降解废水中的有机物、涂料、精细陶瓷、塑料、催化剂、及化妆品等方面应用广泛，成为新型功能材料研究的热点之一。

1.纳米TiO2的制备

纳米TiO2的制备方法有很多, 归纳起来主要有固相法、气相法和液相法等其中气相法又包括化学气相沉积法和化学气相水解法等; 液相法包括溶胶凝胶法、胶溶法、醇盐水解法、沉淀法、水热合成法等。

(1).化学气相沉积法(CVD)

CVD法是利用挥发性金属化合物的蒸汽通过化学反应生成所需化合物。它包括单一化合物的热分解, 也包括通过两种以上物质之间的气相反应制备超细粉。该方法制备的超细粉纯度高,分散性好,粒度分布窄, 除能制备氧化物外, 还能制备碳化物、氮化物等非氧化物超细粉。Leszek W.achow ski等人利用CV

纳米二氧化钛

化

2004年第24卷增刊

工环保

EN I NMEN AL EC I N FCHEMICALIND

117

纳米二氧化钛的制备及其光催化应用进展

2宁艳春1，，蒲文晶2

（华东理工大学化工学院，上海2；1.00237中国石油吉林石化公司研究院，吉林吉林1）2.32021

［摘要］纳米二氧化钛是一种纳米功能粉体材料，主要用于高科技领域。近年来，人们对纳米二氧化钛进行了广泛的研究。首先介绍了纳米二氧化钛的制备方法，然后就其作为光催化剂的作用机理及其在水处理、空气净化、抗菌方面的应用进行了综合评述。［关键词］纳米二氧化钛；光催化剂；制备；应用［中图分类号］ 134

［文献标识码］A

［文章编号］（）1006-1878200407-0117-03

纳米材料以其特殊的性能和广阔的发展前景引起众多科学家的广泛关注。“纳米”本身是长度计量单位，也等于千分之一微1纳米等于十亿分之一米，米，大约是三、四个原子的宽度。纳米材料可以理解为包括纳米颗粒和纳米晶体等的材料。纳米材料以其独特的表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等性质，而呈现出许多奇异的物理、化学性质，使其在磁性材料、光学材料、催化剂材料和电子材料等众多领域具有重要的应用价值。

中国矿业大学2012届本科毕业设计（论文） 第 1 页

1 绪论

二氧化钛，化学式为TiO2，俗称钛白粉，多用于光触媒、化妆品，能靠紫外线消毒及杀菌，现正广泛开发，将来有机会成为新工业。二氧化钛可由金红石用酸分解提取，或由四氯化钛分解得到。二氧化钛性质稳定，大量用作油漆中的白色颜料，它具有良好的遮盖能力，和铅白相似，但不像铅白会变黑[1]；它又具有锌白一样的持久性。二氧化钛还用作搪瓷的消光剂，可以产生一种很光亮的、硬而耐酸的搪瓷釉罩面。在过去的研究中，用半导体粉末对水、油和空气中的有毒有机化合物进行光催化降解和完全矿化引起了人们的大量关注。由于抗光腐蚀性，化学稳定性，成本低，无毒和强氧化性，二氧化钛被作为应用最广泛的光催化剂来光降解水和空气中的有毒化合物。但是二氧化钛具有较大的带隙（锐钛矿相二氧化钛为3.20ev）因此，只有较小一段太阳光区域，大约为2%~3%紫外光区可被应用[2]。人们尝试用各种制备方法，如贵金属掺杂、氧化物复合、表面修饰等等方法，防止和减少电子与空穴的复合，提高催化剂的光催化活性。众所周知，吸附和催化的效率与固体的孔径及表面积有关，因此，对二氧化钛进行修饰、改性及增大比表面积是提高

纳米二氧化钛结构与光催化性能关系

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摘要 纳米级二氧化钛由于具有无毒、化学稳定性好、比表面积大、成本低等优异性能深受科研工作者的关注。其所具有的光催化性能使其在降解大气及水体中污染物领域具有广阔前景。本文从纳米二氧化钛结构出发，阐述纳米二氧化钛光催化机理，并简要说明不同元素掺杂纳米二氧化钛后对其光催化性能的影响。

关键词 纳米二氧化钛; 光催化; 结构; 掺杂

自1972年FuJiShima和HonclaIIJ发现TiO2单晶电极在紫外光照射下可分解水及Bard将光电化学理论扩展到半导体微粒光催化后，TiO2作为一种半导体光催化剂吸引诸多学者的研究。由于TiO2具有良好的化学稳定性、抗磨损性、较大的比表面积、无毒、成本低以及可以直接利用自然光等优点，利用TiO2光催化氧化法处理水中有机污染物等方面有广阔的应用前景。然而TiO2半导体光催化剂在实际应用中存在一些缺陷如：带隙较宽(E =3.2eV)，只有在λ小于387.5 nm的紫外光激发下价带电子才能跃迁到导带上形成光生电子和空穴分离，而紫外光在自然光中仅占3％～5％，因此对自然光的利用率不高。另外半导体载流子的复合率很高，导致光量子效率很低，提高TiO2纳米粒子的光催化

苏州科技大学科生毕业设计（论文）

二氧化钛光催化降解有机污染物的性能研究

摘 要

本文以钛酸四丁酯为钛源，采取水热法制备了二氧化钛纳米材料，用X射线衍射，电子扫描电镜等方法对合成的TiO2进行表征。实验研究了在模拟自然光条件下纳米二氧化钛降解亚甲基蓝的光催化行为，优化了实验条件如温度、二氧化钛光催化剂的用量对光催化降解的影响。实验结果表明，常温下，对于40mg/mL的亚甲基蓝溶液，加入10mg的TiO2，光催化降解40min，降解率可达到89％，但是在此基础上改变用量都会导致光催化降解率的降低。

关键词： 纳米二氧化钛 水热法 光催化降解 亚甲基蓝

Ⅰ

苏州科技大学科生毕业设计（论文）

Properties of organic pollutants Photocatalytic

Degradation

ABSTRACT

In this paper, titanium dioxide was prepared by hydrothermal method to prepare rutile titanium dioxide nanorods by using four butyl titanate as

中文摘要

TiO2掺杂N的理论研究

摘要

本论文选取周期性平板模型，采用广义梯度密度泛函理论方法，使用CASTEP软件，对N掺杂锐钛矿型和金红石型的TiO2电子和光催化性能的进行了研究。分别计算了N位于Hollow ，N取代晶格氧，N取代晶格氧且表面有氧空位和N位于Hollow位且表面有氧空位四种N掺杂方式，讨论了掺杂造成的晶格缺陷,以及其能带结构发生的变化,带隙宽度的减小。计算结果表明四种掺杂方式带来的影响是不同的。通过分析态密度和能带边缘可知，发现N取代晶格氧时带隙变化并不大，而N在Hollow位和N位于Hollow位且表面有氧空位时带隙变化较大，当N取代晶格氧且表面有氧空位时，价带顶端和导带低端分别出现杂质带，使得带隙减小最大，光响应红移，光催化活性增强。 关键词：TiO2，N掺杂，电子结构，DFT，光催化

I

Abstract

Theoretical Study of N-doped TiO2

Abstract

Using density functional theory (DFT) calculation within the CASTEP code, we investigated the electronic structur

中央民族大学本科生研究训练计划结题论文

摘 要

采用十水合硼酸钠、氢氧化钠、六次甲基四胺和磷酸钠、氢氧化钠、六次甲基四胺两组溶液为电解液，采用双脉冲微弧氧化法在钛基底直接生长纳米晶二氧化钛薄膜。改变试验参数，对比脉冲频率、生长时间对两种薄膜的组分、能隙、孔隙率和表面粗糙度的影响。同时通过XRD衍射图样分析薄膜的成分，并通过拉曼光谱分析进一步证实。

关键词：微弧氧化；二氧化钛；薄膜；光催化

I

中央民族大学本科生研究训练计划结题论文

目 录

第一章 前 言 ........................................................................................................................................................... 1 第二章 实验过程及计划 ............................................................................................................................