TiO 2 /Cu 2 O膜覆木材的表面及负氧离子释放特性

发布时间：2022-02-15 08:52

　　以两步水热合成法,以木材为基质,制备微纳米结构的二氧化钛和氧化亚铜复合薄膜,并通过进一步表面修饰制备超双疏的表面。采用场发射电子扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、光电子能谱仪（XPS）、紫外光分光光度计（UV-Vis）和接触角测试,对制备的二氧化钛/氧化亚铜薄膜负载的木材基材料的微观形貌、晶型结构、化学状态、光学性能及润湿性进行表征,通过实验证明该复合薄膜负载的木材在紫外光的照射下具有释放负氧离子的作用。结果表明,在紫外光照射下,相比单纯的二氧化钛薄膜负载的木材,二氧化钛/氧化亚铜薄膜负载的木材释放负氧离子的性能显著提升。同时,二氧化钛/氧化亚铜薄膜负载的木材被赋予了超疏水和超疏油特性、对大肠杆菌具有抑菌性及紫外光照射下释放负氧离子的多种功能。 

【文章来源】：功能材料. 2017,48(04)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

图４不同样品在紫外光照射下装置内负氧离子浓度Ｆｉｇ４Ｎｅｇａｔｉｖｅｏｘｙｇｅｎｉｏｎｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅｏｂ－

面的羟基数量，木材的疏水性也会随着羟基的减少而提高［１４－１６］。此外，疏水表面的构建需要高表面粗糙度和低表面能，在负载Ｃｕ２Ｏ薄膜后，样品表面的粗糙度增加，促使其表面疏水，但此时样品表面的疏水性并不稳定，需要低表面能物质的进一步修饰。因此，图６（ｄ）疏水后ＴｉＯ２／Ｃｕ２Ｏ复合薄膜负载的木材表面水接触角和油接触角分别达到１５８．６和１５４．３°，即转变为超双疏性———同时具有超疏水性和超疏油性，且超双疏性能稳定。２．７样品抑菌性图７为木材素材、ＴｉＯ２负载的木材、Ｃｕ２Ｏ负载的木材及疏水后ＴｉＯ２／Ｃｕ２Ｏ复合薄膜负载的木材在大肠杆菌培养皿中的抑菌性能。如图７（ａ）、（ｂ）和（ｃ）所示，木材素材、单纯的ＴｉＯ２负载的木材和Ｃｕ２Ｏ负载的木材对大肠杆菌没有抑菌性；而图７（ｄ）可以很清楚地看见疏水后ＴｉＯ２／Ｃｕ２Ｏ复合薄膜负载的木材在大肠杆菌培养皿中的抑菌圈，在样品周围形成宽度约为２．５ｍｍ的抑菌圈。抑菌圈的产生可能是由于疏水后ＴｉＯ２／Ｃｕ２Ｏ复合薄膜负载的木材在自然条件也会产生的一定数量的负氧离子，负氧离子在周围环境中具有杀菌的功能。也就是说，抑菌圈的存在证明了该样品具有杀菌的活性归因于负氧离子的作用。图７木材样品在大肠杆菌培养皿中的抑菌性能Ｆｉｇ７ＡｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌａｃｔｉｖｉｔｙｏｆｔｈｅｗｏｏｄｓａｍｐｌｅｓｉｎＥｓｃｈｅｒｉｃｈｉａｃｏｌｉ３结论结果表明，光滑的木材素材负载了致密且均匀的ＴｉＯ２粒子和Ｃｕ２Ｏ薄膜后，可见膜层表面

，当空气中负氧离子浓度达到１０００～１５００个／ｃｍ３以上时，这种空气被认为是“新鲜空气”［１２］。因此，疏水后ＴｉＯ２／Ｃｕ２Ｏ复合薄膜负载的木材在紫外光照射后产生的负氧离子浓度达到了新鲜空气的标准。图４不同样品在紫外光照射下装置内负氧离子浓度Ｆｉｇ４Ｎｅｇａｔｉｖｅｏｘｙｇｅｎｉｏｎｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅｏｂ－ｔｕｒａｔｏｒｗｈｅｎｉｒｒａｄｉａｔｅｄｔｈｅｓａｍｐｌｅｓｕｒｆａｃｅｓｕｎ－ｄｅｒＵＶ２．５平带电位测试图５进一步确定了ＴｉＯ２和Ｃｕ２Ｏ的能带排列，从而确定ＴｉＯ２／Ｃｕ２Ｏ复合薄膜负载的木材中ＴｉＯ２和Ｃｕ２Ｏ之间的电子转移过程。图５中ＴｉＯ２负载的木材和ＴｉＯ２／Ｃｕ２Ｏ复合薄膜负载的木材的Ｍｏｔｔ－Ｓｃｈｏｔ－ｔｋｙ（Ｍ－Ｓ）曲线中样品的平带电位（Ｖｆｂ）和电荷栽体密度（ＮＡ）是由下列方程计算得到［１３］Ｃ－２＝２（Ｖ－Ｖｆｂ－ｋＢＴ／ｅ）ε０εｒｅＮＡ其中，Ｃ为半导体的空间电荷电容；ε０为真空介电常数，ε０＝８．８５×１０－１４Ｆ／ｃｍ；εｒ为介电常数；Ｖ为外加电压；Ｔ为温度；ｋＢ为玻耳兹曼常量（ｋＢ＝１．３８×１０－２３Ｊ／Ｋ）。由图中Ｃ－２－Ｖ的线性拟合得到，ＴｉＯ２负载的木材和ＴｉＯ２／Ｃｕ２Ｏ复合薄膜负载的木材的平带电位分别是－０．４６和－０．５５ｅＶ（ｖｓＳＣＥ），即图５（ｂ）的平带电位相对图５（ａ


本文编号：3626328