钨酸铋基复合材料的制备及其可见光催化抗菌性能研究

发布时间：2017-10-05 08:44

  本文关键词：钨酸铋基复合材料的制备及其可见光催化抗菌性能研究

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【摘要】：随着人们生活质量的提高,对生活和工作的卫生条件越来越重视,以致于各种抗菌材料出现在人们生活中。光催化抗菌材料指的是利用材料的光催化性能进行杀菌。如二氧化钛、氧化锌等无机光催化材料,在光的照射下,产生的电子(或空穴)发生迁移使细胞核被氧化(或还原)分解,从而起到杀菌的作用。本文以钨酸铋为基体合成新型抗菌材料并评价其光催化抗菌性能。通过X-射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X-射线光电子能谱、紫外可见漫反射等表征手段对所制备的材料进行分析。以革兰氏阴性菌铜绿假单胞杆菌、大肠杆菌和革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌为模式菌,用来评价所制备材料的光催化杀菌性能。首先以Bi(NO3)3·5H2O,Na2WO4·2H2O为原料,通过水热合成法制备出Bi2WO6基体材料,再通过化学沉积法制备出不同摩尔比的Bi2WO6/Ag3PO4复合材料。在可见光下照射,将光催化剂与大肠杆菌悬浮液混合,采用平板计数法来表征光催化剂在可见光下的光催化抗菌性能。研究表明,在可见光照射下Ag3PO4在Bi2WO6/Ag3PO4复合材料所占比例对复合材料的光催化杀菌性能有很大的影响,当Ag3PO4与Bi2WO6摩尔比为1:1时光催化性能最好,该复合材料在30 min对大肠杆菌的杀菌率达到99.99%,并且具有较好的重复利用性和稳定性。接着采用化学侵蚀的方法合成了不同比例的Bi2WO6/BiOI复合材料。制备的Bi2WO6/BiOI复合材料包含了Bi2WO6和BiOI两种物质。实验结果表明Bi2WO6在Bi2WO6/BiOI复合材料所占的摩尔比例对该复合材料的光催化杀菌性能有很大的影响。30%Bi2WO6/BiOI复合材料相比于单体材料和其他复合材料展示出了更好的光催化杀菌性能,经过60 min可见光照射,对铜绿假单胞杆菌、大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀灭率均达到了99.99%,此外,经过6次循环使用之后,30%Bi2WO6/BiOI复合材料的光催化杀菌性能没有发生明显的下降,展现出了好的重复利用性和稳定性。另外,通过自由基捕获实验证明了·O2-和h+是起主要作用的两种自由基,并且初步提出了光催化杀菌机理。Bi2WO6/BiOI复合材料光催化性能的提高归结于形成的异质结结构能够加速光生电子和光生空穴的分离。
【关键词】：钨酸铋 复合材料 可见光 光催化 杀菌
【学位授予单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB34
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-8
• 第一章 绪论8-21
• 1.1 抗菌材料的国内外研究进展8-9
• 1.1.1 抗菌材料的分类8-9
• 1.1.2 抗菌材料的研究进展9
• 1.2 光催化抗菌材料9-14
• 1.2.1 光催化杀菌机理10-11
• 1.2.2 光催化抗菌材料的应用11-14
• 1.3 铋系可见光催化剂14-18
• 1.3.1 铋系可见光催化剂研究进展14-16
• 1.3.2 钨酸铋光催化剂16-18
• 1.4 选题依据和研究思路18-21
• 1.4.1 选题依据18-19
• 1.4.2 研究目标与内容19-20
• 1.4.3 研究方案20-21
• 第二章 实验部分21-28
• 2.1 试剂和仪器21-22
• 2.1.1 化学试剂21
• 2.1.2 仪器和设备21-22
• 2.2 材料的表征方法22-24
• 2.2.1 X射线衍射(XRD)23
• 2.2.2 扫描电镜(SEM)分析23
• 2.2.3 透射电镜(TEM)分析23
• 2.2.4 紫外可见漫反射光谱(UV-vis DRS)和拉曼光谱(Raman)23-24
• 2.2.5 X-射线光电子能谱仪(XPS)24
• 2.3 细菌培养24-25
• 2.3.1 菌种24
• 2.3.2 培养基的配制24
• 2.3.3 实验用品的灭菌24-25
• 2.3.4 菌液的制备25
• 2.4 光催化抗菌性能的研究25-28
• 2.3.1 光催化实验装置25-26
• 2.3.2 光催化杀菌实验26-27
• 2.3.3 细菌形貌观察27
• 2.3.4 光催化机理测定27-28
• 第三章 Bi_2WO_6/Ag_3PO_4复合材料的合成及其光催化杀菌机理研究28-42
• 3.1 前言28-29
• 3.2 材料的制备29-31
• 3.3 结果与讨论31-40
• 3.3.1 材料的表征31-35
• 3.3.2 光催化杀菌性能研究35-38
• 3.3.3 光催化机理研究38-40
• 3.4 本章小结40-42
• 第四章 侵蚀法制备Bi_2WO_6/BiOI复合材料及其光催化杀菌机理研究42-60
• 4.1 前言42
• 4.2 材料的制备42-45
• 4.2.1 BiOI的制备42-43
• 4.2.2 Bi_2WO_6/BiOI复合材料的制备43-45
• 4.3 结果与讨论45-59
• 4.3.1 材料表征45-53
• 4.3.2 光催化杀菌性能研究53-57
• 4.3.3 光催化杀菌机理57-59
• 4.4 本章小结59-60
• 第五章 结论与展望60-62
• 5.1 结论60-61
• 5.2 创新点61
• 5.3 展望61-62
• 参考文献62-68
• 致谢68-70
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文70-72

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本文编号：975862