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TiO_2光催化剂的改性、负载及其性能研究

叶芳云  
【摘要】:光催化氧化技术是20世纪70年代兴起的水处理技术,其中以TiO2为代表的光催化剂受到较多的关注。研究发现,Ti02不仅具有废水处理能力,还在生物方面中有很大的应用前景。但将Ti02应用于实际当中却存在一些障碍。因此,本文针对纯Ti02存在的缺陷做出了一些改性处理,作为对光催化氧化技术应用于实际的研究。具体内容和研究结果如下: (1)选用本实验室经水解方法合成的Nd-I-TiO2作为原材料,使用纯铝片作为载体,通过电泳沉积方法将Nd-I-TiO2负载在金属铝片上。实验中探讨了电泳沉积过程当中电泳悬浮液组分、Zeta电位、电泳电压和沉积时间对沉积薄膜层的影响。得出电泳悬浮液各组分的较佳比例为:0.03g Nd-I-TiO2粉体、0.08gPEG1000、3.2g硼酸固体粉末和80ml蒸馏水。溶解均匀后超声分散20分钟,用微电泳仪测得Zeta电位为+6.06mV。电泳悬浮液制备好后立即在电泳电压为3V下电泳沉积40分钟,得Nd-I-TiO2/Al。在可见光下光降解次甲基蓝溶液得出负载于铝片上的Nd-I-TiO2仍具有较好的光催化活性。并利用它与大肠杆菌光催化作用,进行吸光度测试、荧光显微和荧光偏振度测量实验。以CdSe/L-cysteine量子点作为荧光标记物,在荧光显微镜下观察到量子点通过破损大肠杆菌细胞膜进入到内部发出荧光,说明Nd-I-TiO2/Al对大肠杆菌有破坏作用,这在生物方面极具应用价值。 (2)以活性炭作为载体,利用溶胶-凝胶方法将TiO2负载于活性炭上,记为TiO2/AC。再通过沉积-沉淀法将AgBr沉积于TiO2/AC上,最终得到Ag/AgBr/TiO2/AC。通过XRD、紫外漫发射和SEM-EDS分析,对四种光催化剂进行表征。可见光下光催化10mg/L次甲基蓝溶液3小时的结果表明,与Ti02、TiO2/AC和Ag/AgBr/TiO2相比较,Ag/AgBr/TiO2/AC具有最高的光催化活性。 (3)将Ag/AgBr/TiO2/AC与TiO2、TiO2/AC和Ag/AgBr/TiO2与大肠杆菌作用比较四者的抗菌性能。首先通过吸光度测试来确定样品的抑菌效应。为了推断催化剂破坏大肠杆菌的机理,先通过ICP-AES技术确定Ca2+、Mg2+的浓度,最后通过傅立叶变换红外光谱仪测定光催化剂作用下大肠杆菌细胞膜的ATR-FTIR谱图。同时从结果也可以看到,Ag/AgBr/TiO2/AC具有最高的光杀灭大肠杆菌活性。


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