具有增强光催化和抗菌活性的TiO_(2)@Ag-GO复合材料

光催化降解环境中的污染物被认为一种理想的清洁方法,其中二氧化钛(TiO_(2))是目前最有前途的光催化材料之一。但由于能带宽、光生电子与空穴快速复合等特点,限制了其利用效率和范围,开发一种高效的TiO_(2)基光催化复合材料具有重要意义。通过简单的溶胶-凝胶法和一步Marangoni法,将TiO_(2)和Ag纳米颗粒(AgNPs)和氧化石墨烯(GO)有效结合,制备出显著增强光催化活性和抗菌能力的复合材料TiO_(2)@Ag-GO。氧化石墨烯(GO)具有多个催化活性中心,可以高效地进行光催化反应降解污染物。同时,还能提高电荷分离程度,抑制光生电子和空穴复合,提高TiO_(2)光催化活性。AgNPs具有存储电子和促进电荷分离的能力,同时释放的Ag+,赋予材料广谱的抗菌性能。光催化试验抑菌试验结果表明,复合材料能高效降解亚甲基蓝染料,2 h降解率达到74.5%,同时对金黄色葡萄球菌和铜绿杆菌有较强的杀灭作用。这种简易制备的高催化和杀菌功能的TiO_(2)基复合材料在光催化清洁领域有很大的应用潜力。

不同消毒方法对TiO_2涂层种植体抗菌性能的影响

目的研究不同消毒方法对TiO_2涂层种植体抗菌性能的影响。方法纯钛表面经0.5%质量分数的氢氟酸酸蚀后阳极氧化,制备TiO_2涂层试样作为实验组,以未经处理的纯钛试样作为对照组。采用乙醇浸泡、高压蒸汽灭菌、紫外线照射3种消毒方法处理试样。观察试样表面形貌,测量试样表面粗糙度及消毒前后去离子水在试样表面接触角,评价试样的细菌黏附能力;采用薄膜密着法进行活菌计数,验证经3种消毒方法处理后,试样抑制金黄色葡萄球菌的功效;采用场发射扫描电镜观察3种消毒方法对细菌形态的影响。结果与对照组试样相比,实验组的表面粗糙度更大,对细菌黏附能力更强。经紫外线照射消毒后,试样表面接触角小于乙醇浸泡消毒和高压蒸汽灭菌。活菌计数和场发射扫描电镜观察显示,乙醇浸泡消毒后,试样表面活菌数最多,细菌形态较完整;高压蒸汽灭菌后,试样表面活菌数较少,细菌形态受到一定程度破坏;紫外线照射消毒后,试样表面活菌数最少,细菌形态破坏最完全。结论经紫外线照射消毒后,试样的抗菌性能最佳,高压蒸汽灭菌次之,乙醇浸泡消毒效果最差。

纳米TiO_2/SiO_2复合涂层修饰玻璃的抗菌功能研究

采用溶胶-凝胶法在室温下制备了均匀的纳米二氧化硅和二氧化钛复合薄膜,研究了经不同温度处理、不同TiO2/SiO2配比的薄膜修饰后的玻璃表面的抗菌性能.用SEM表征了复合薄膜的表面形貌及不同温度处理对颗粒大小的影响,并利用XRD检测此复合粉体的晶型.研究结果表明,薄膜中的二氧化钛主要以锐钛矿晶型存在,颗粒大小在15～40nm范围内,二氧化硅是非晶的无定型体.实验表明,此薄膜能高效快速地杀死细菌.其抑菌能力与薄膜的热处理温度、纳米SiO2和TiO2的比率等因素有关.100～500℃热处理后的薄膜经1h自然光照的抑菌率都在90%以上.

纯水相Ag^(+)/TiO_(2)溶液的制备及其抗菌性能研究

采用低温液相法制备了纯水相纳米TiO_(2)溶液,然后在纳米TiO_(2)表面沉积Ag^(+)获得了纯水相Ag^(+)/TiO_(2)溶液。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、紫外-可见光吸收光谱仪(UV-Vis)和荧光光谱仪(PL)进行表征。经过各项表征分析可知,Ag^(+)/TiO_(2)粒子是粒径10 nm的球形颗粒,XRD特征峰为锐钛矿二氧化钛和硫酸银的叠加峰。此外,沉积的Ag以+1的价态存在,且提高了纳米TiO_(2)的光催化活性,产生了协同效应。抗菌测试结果表明,制备的纯水相Ag^(+)/TiO_(2)溶液在不同菌种和不同应用环境下均表现优异的抗菌性能,说明了Ag^(+)/TiO_(2)抗菌的高效性和广谱性,具有极大的市场应用价值。

等离子喷涂TiO_2-CeO_2复合涂层的结构及抗菌性能研究

利用等离子喷涂技术在医用Ti合金表面制备TiO2-CeO2复合涂层。采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对复合涂层进行表征。研究CeO2含量对复合涂层的接触角、表面粗糙度、耐腐蚀和抗菌性能的影响。结果表明,TiO2-CeO2复合涂层主要由金红石型TiO2和少量的锐钛矿型TiO2组成。CeO2的掺杂使得涂层表面具有微米级粗糙度并保持良好的亲水性,且使涂层的耐腐蚀性能得到提高。CeO2的掺杂可提高复合涂层对金黄色葡萄球菌的抑制能力,而对大肠杆菌则没有明显的抑制能力。

可见光光催化/抗菌功能Ag/CuO/TiO_(2)/天然沸石复合材料的制备及性能

采用浸渍-煅烧法在酸处理沸石表面固载CuO/TiO_(2)颗粒,再采用离子交换/光还原法在CuO/TiO_(2)/天然沸石表面固载Ag纳米颗粒,制备得到Ag/CuO/TiO_(2)/天然沸石复合材料;进一步将该复合材料与白水泥和乳胶粉混合得到沸石基环保涂料。采用XRD、FT-IR、SEM-EDX、N2吸附-脱附、UV-Vis DRS、PL等测试对材料的组成和结构进行表征,采用甲基橙和大肠杆菌分别评价材料的光催化和抗菌性能。结果表明,制备的Ag/CuO/TiO_(2)/天然沸石复合材料的比表面积达146 m^(2)·g^(-1),光响应范围可拓展至506 nm,具有较低的电子-空穴对复合概率。材料在氙灯照射240 min后,对甲基橙的去除率可达93.2%,在光照5 min后的抗菌率近100%。

磁性银掺杂TiO_(2)纳米管的合成及抗菌活性

利用溶胶凝胶法合成了银掺杂的TiO_(2)纳米颗粒,然后在浓碱液中通过水热反应卷曲成纳米管,最后采用共沉淀法在纳米管上负载磁性Fe_(3)O_(4)颗粒,制备了一种磁性银掺杂的TiO_(2)纳米管复合材料。合成的复合材料中,银掺杂TiO_(2)纳米管的平均直径约为10nm,其上负载着10nm左右的Fe_(3)O_(4)颗粒;该材料对大肠杆菌和缓慢葡萄球菌均具有良好的抗菌活性,最小抑制浓度和最小杀菌浓度都分别为100mg·L^(-1)和400mg·L^(-1);62.5mg·L^(-1)的复合材料处理240min后可达95%以上的杀菌率。同时,该复合材料具有超顺磁性和较高的饱和磁通量(17.26emu·g^(-1)),处理之后可方便地进行磁分离回收,以便重复使用,节约了处理成本。

TiO_(2)抗菌涂层制备方法的研究进展

TiO_(2)抗菌涂层具有杀菌时效长、污染损害小等特点,有着传统杀菌剂无法比拟的应用前景。综述了TiO_(2)涂层的杀菌机理和涂层种类,对主要的制备工艺,如溶胶-凝胶法、电沉积法、磁控溅射法、等离子喷涂法、微弧氧化法的优缺点和应用现状进行了介绍,并对未来TiO_(2)抗菌涂层的研究方向进行了展望。

TiO_(2)对磁控溅射Ti-TiO_(2)纳米复合涂层抗菌性能的影响

为预防种植体周围炎,采用反应磁控溅射法在纯Ti片表面制备了Ti-TiO_(2)纳米复合涂层,改变Ti靶材与TiO_(2)靶材的拼接比例,研究纳米TiO_(2)体积分数对涂层微观结构和抗菌性能的影响。采用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、原子力显微镜、接触角测量仪对样品进行微观组织的表征以及表面粗糙度和润湿性能的测量,采用CCK-8法(cell counting kit-8,CCK-8)对涂层进行细胞毒性测试,采用平板涂布计数法对涂层进行抗菌性能评价。结果表明,当Ti靶材与TiO_(2)靶材的拼接比例为95∶5时,Ti-TiO_(2)涂层含纳米TiO_(2)量最多,涂层的表面粗糙度以及与液相接触角达到最大值,分别为1.28 nm和100.42°,涂层无细胞毒性,符合生物安全性材料的标准,涂层的抗菌性能最佳,涂层的抑菌率达到了90.94%。

通过氢还原热处理提升TiO_(2)薄膜的抗菌性能

提升在可见光区间的抗菌效率一直是二氧化钛(TiO_(2))抗菌性能研究的重要方向.采用脉冲激光沉积(PLD)制备TiO_(2)薄膜,并通过氢还原热处理的方法提升TiO_(2)表面的氧空位浓度从而增强其抗菌性能.结果发现,在以单晶氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)为衬底时,生长的TiO_(2)薄膜为高度择优取向的锐钛矿相.生长温度越高,锐钛矿相的XRD衍射峰越强,薄膜越致密.将在600℃下生长的350 nm厚的TiO_(2)薄膜进行抗菌性能测试,发现其抗菌率约为86%.对样品进一步在4%H2氛围下进行还原处理,发现其抗菌率提升到约为97%.通过XPS、UV-Visible和PL测试,发现TiO2经过还原热处理后在其表面形成更多的氧空位,在TiO_(2)带隙中形成氧空位缺陷能级,导致在可见光区域吸光性能增强,使其具有更高的抗菌性能.通过氢还原过程调控材料的缺陷组成,并研究TiO_(2)薄膜的光催化抗菌性能及抗菌机理.这种简易的调控TiO_(2)光吸收的方法可为规模生长提供技术可行性.

纳米TiO_(2)光催化抗菌应用的研究进展

光催化纳米TiO_(2)以其出色的光催化、化学稳定性以及广谱抗菌性受到科研人员的青睐。然而,其存在的一些问题,如宽带隙、高过电位和光生载流子快速复合等限制了其光催化性能。本文综述了近年来TiO_(2)光催化在抗菌方面的研究进展。对纳米TiO_(2)光催化抗菌作用机理进行了探讨,并讨论了提高TiO_(2)光催化抗菌活性的几种策略,包括进行纳米TiO_(2)结构设计、光的调控、掺杂金属离子、掺杂非金属离子、贵金属修饰和偶联其他材料。改性TiO_(2)光催化剂显著抑制了细菌细胞的生长,在生物医学工程领域具有独特的应用前景。

TiO_(2)纳米棒复合织物的制备及其光催化和抗菌性能

为制备具有光催化和抗菌性能的功能织物,采用低温水热法,使用TiCl_(3)为Ti源,在涤纶织物表面垂直生长TiO_(2)纳米棒,制备了包覆有TiO_(2)纳米棒的柔性有机织物。利用SEM、TEM、FTIR、XRD和XPS等对复合织物的结构和形貌进行表征和分析,并测试复合织物在紫外光下的光催化性能和可见光下的抗菌性能。结果表明:该复合织物在紫外光照射下可有效降解有机污染物,与商业化P25纳米颗粒涂覆织物相比较具有更好的光催化性能。可见光照射2 h后,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有大于99%的抗菌性。制备的功能织物在光催化降解有机污染物和抗菌方面具有广泛的应用前景。

基于Zn^(2+)与Mo^(6+)共掺杂TiO_(2)复合粒子的抗菌PVDF平板膜制备及其性能分析

为获得具有优异抗菌性能的聚偏氟乙烯(Polyvinylidene fluoride,PVDF)膜,以锌离子(Zn^(2+))与钼离子(Mo^(6+))共掺杂二氧化钛(TiO_(2))复合粒子为添加物,通过非溶剂致相分离法制备改性PVDF平板膜;采用FESEM、XRD、平板计数等技术分析Zn^(2+)与Mo^(6+)共掺杂TiO_(2)复合粒子的形貌、物相结构和抗菌性,探究复合粒子添加量对改性PVDF平板膜形貌、机械性能、纯水通量和抗菌性能的影响。结果表明:制备的Zn^(2+)与Mo^(6+)共掺杂TiO_(2)复合粒子尺寸为100~350 nm,保留了纯TiO_(2)粒子锐钛矿型的晶型结构,且相较纯TiO_(2)粒子和Zn^(2+)掺杂TiO_(2)复合粒子抗菌性明显提升;复合粒子的添加量会显著影响改性PVDF平板膜的各项性能,当添加量为2.0%(以质量分数计)时可制备得到性能优异的改性PVDF平板膜;与不添加复合粒子制备得到的纯PVDF平板膜相比,最优添加量下制备所得改性PVDF平板膜呈现出较多均匀的蜂窝状大孔,孔隙率高达80.4%,机械强度提升了28.9%,水接触角由97.4°降低到53.5°,纯水通量由292.3 L/(m^(2)·h)提高到490.1 L/(m^(2)·h)。此外,当共培养时间为15 h时,最优添加量下制备所得改性PVDF平板膜对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率可达100%。该结果为抗菌性PVDF分离膜的制备提供了理论基础。

钴铬合金含银抗菌涂层对L929细胞Bcl-2和Bax表达的影响

目的通过检测钴铬合金含银抗菌涂层对小鼠成纤维细胞(L929)的影响,来探讨其生物学效果。方法应用等离子喷涂技术制备钴铬合金含银抗菌涂层(10 mm×10 mm×1 mm)试件10个作为实验对象,制作同样的钴铬合金试件10个作为对照组,提取浸提液,采用免疫组化SABC(Strept Actividin-Biotin Complex)法,检测其对L929细胞中Bcl-2和Bax表达的影响,并采用Image pro plus 6.0医学图像分析系统对各组蛋白表达强度进行半定量分析。结果 Bcl-2及Bax在钴铬合金含银抗菌涂层组细胞胞浆中呈弱阳性表达;钴铬合金含银抗菌涂层组Bcl-2/Bax比值为1.239±0.046,钴铬合金组Bcl-2/Bax比值1.244±0.086,两者差异无统计学意义(P>0.05)。结论钴铬合金含银抗菌涂层对L929细胞的Bcl-2和Bax的表达与临床常用的钴铬合金比较差异无统计学意义。

S-N-TiO_(2)纳米薄膜改性棉针织物的抗菌性能和服用性能

为了解决棉针织物在服用过程中的细菌污染问题,制备了棉针织物负载硫氮共掺杂TiO_(2)(S-N-TiO_(2))的光催化耐久性抗菌面料(S-N-TiO_(2)/棉针织物)。以钛酸丁酯为前驱体,尿素、硫脲为掺杂剂,棉针织物为基布,通过溶胶凝胶法制备S-N-TiO_(2)/棉针织物。采用扫描电子显微镜(SEM)表征试样的表面形貌;采用振荡法测试试样的抗菌性能;同时还测试试样的顶破强力、透气性、白度、防紫外性能。结果表明S-N-TiO_(2)成功负载到棉纤维上,最佳负载工艺为浸渍时间5 min、烘干温度80 ℃、烘干时间80 min。所制试样对大肠埃希菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为90%以上和100%;经过20次洗涤后,试样对大肠埃希菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率分别为70%和100%,抗菌级别达到AA级。试样的顶破强力、白度、透气性和防紫外性能优良。

TiO_(2)/Cu复合材料的光催化降解和抗菌性能研究及机理分析

将钛酸丁酯的水解物与铜离子复合,利用超声水热法制备了TiO_(2)/Cu复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)、热重分析仪(TG)、激光粒度分布仪(LPSA)、X射线衍射仪(XRD)对TiO_(2)和TiO_(2)/Cu复合材料的粒径、热稳定性、晶型和分散行为等性能进行测试。研究了TiO_(2)和TiO_(2)/Cu复合材料对有机污染物的光催化降解性能。结果表明:对比模拟太阳光、自然光和无光照环境下,TiO_(2)/Cu复合材料对有机污染物有很好的光催化降解效率。TiO_(2)和TiO_(2)/Cu复合材料对大肠杆菌也具有较好的抗菌和抑菌性能。

具有可逆润湿性Bi_(2)O_(3)涂层在抗菌和油水分离中的应用

具有特殊润湿性材料的应用是近年来研究的热点。疏水改性的Bi_(2)O_(3)涂层在紫外-可见光光照和暗室存储的条件下可以实现超疏水-超亲水的可逆转换,本工作研究了在不同润湿性条件下Bi_(2)O_(3)涂层在抗菌和油水分离中的应用。结果表明,超疏水表面对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有良好的抗细菌黏附作用,而超亲水表面则表现出选择性的抗菌活性。在油水分离方面,超疏水表面可以阻隔水,使油通过滤网,分离效率达93%以上,而超亲水表面在预润湿处理后可以阻隔油,使水通过滤网。因而具有可逆润湿性Bi_(2)O_(3)涂层可作为一种智能的抗菌油水分离膜材料,在油水分离领域具有潜在的应用前景。

可降解型PHBV/PBAT/TiO_(2)抗菌纳米纤维膜制备

为制备一种可生物降解型抗菌纳米纤维膜,对PHBV与PBAT混纺纺丝液的质量分数和质量比以及加入抗菌剂纳米TiO_(2)的质量分数进行探究。通过扫描电子显微镜、傅立叶红外光谱、差示扫描量热分析、力学性能测试和亲水性能测试,结果表明,PHBV/PBAT质量比为50∶50、质量分数为13.0%时纳米纤维膜具有良好纤维形态并具备一定的力学性能和疏水性。其中添加1.0%的TiO_(2)的PHBV/PBAT/TiO_(2)纳米纤维膜的断裂伸长率由137.5%增加到203.1%,并且疏水性显著提高。抗菌结果表明,其具有优异的抗菌性能,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率高达98.0%以上。

{001}TiO_(2)的除氨抗菌性能研究

采用溶胶-凝胶法在低温条件下制备出{001}TiO_(2)光催化剂,分别以大肠杆菌和氨气为目标污染物,考察所制备催化剂的抗菌除氨性能,为其在养殖应用上提供一定的理论依据。结果表明:所制备催化剂是由5 nm左右的小颗粒堆积而成,含有40.1%的高活性{001}面,这种{001}面与催化剂自身的{101}面形成异质结构,加速了光生载流子分离,展现出优异的催化性能。{001}TiO_(2)在太阳光和紫外光下对氨气降解率分别为32.7%、61.3%,分别是TiO_(2)的3.08倍、2.21倍,在日光灯下{001}TiO_(2)对大肠杆菌的抑菌圈为32.1 mm,远高于TiO_(2)。

自洁抗菌TiO_(2)陶瓷研究进展

自洁抗菌TiO_(2)陶瓷是通过将二氧化钛粉末涂覆到陶瓷表面或引入到陶瓷釉料中,从而获得的一种具有自清洁和抗菌特性的新型陶瓷材料。笔者介绍了TiO_(2)光催化材料自洁抗菌机理以及其应用于陶瓷的优势,重点讨论了TiO_(2)陶瓷的制备方法和功能改性方法;与此同时,还探讨了TiO_(2)陶瓷在建筑、环境保护等领域的应用前景。