可见光催化抗菌材料的设计及其构效关系的研究

发布时间：2020-05-09 15:58

【摘要】：近年来由致病菌引起的饮用水安全事件已经引起人们的广泛关注,针对此类安全问题,众多研究学者探索出各种应对方法,其中半导体光催化杀菌得到众多研究学者青睐,这是一种新兴杀菌技术,它以太阳光为驱动力,是以种高效、广谱、持久、不易产生耐药性和无二次污染的绿色环保杀菌技术。典型催化剂TiO_2,因其毒性低、活性高、价廉量丰、稳定性好等优点而被广为关注。但是宽禁带(只能经由紫外光激发)及低太阳光利用率又限制其大规模实际应用。为此,本文拟从以下三个方面出发解决上述问题:(1)开发新型可见光催化材料制备工艺,对纯CoO进行修饰改性,提高太阳光利用率,并将该材料应用于医院高致病细菌环境的净化,以替代传统抗菌药物;(2)设计纳米网状光催化材料,利用材料自身的网状结构有利于对细菌的捕获,从而增加催化剂与细菌的接触时间,有利于材料光催化抗菌活性的提升;(3)设计棒状低聚碳氮聚合物光催化抗菌材料,基于材料自身的稳定性及高效的杀菌活性系统研究其光催化抗菌机制。鉴于以上设想,本论文开展了如下工作:(1)超临界醇热及光还原法制备Ag/CoO-N可见光催化抗菌材料的研究以硝酸钴为钴源,氨水为氮源,采用超临界醇热法合成了CoO-N材料。在此基础上,以硝酸银为银源,甲醇作为牺牲剂,用可见光还原方法合成了Ag/CoO-N复合型可见光催化剂。借助XRD、SEM、XPS等表征手段对催化剂的物理化学性质进行了相关表征,结果表明该催化材料具有较高结晶度、较小粒径、较大的比表面积及完好的介孔结构。并将该材料运用于可见光下光催化杀灭鲍曼不动杆菌,表现出优异的活性。借助SEM、ICP、TOC等表征手段对抗菌过程进行了研究,考察了细菌的自溶和自我修复现象。(2)纳米网状g-C_3N_4可见光催化材料的抗菌性能研究虽然目前所开发的光催化剂在可见光波段表现出较好的杀菌能力,但是催化剂对细菌的接触是随机且短暂的,不能有效地捕获细菌,为此本论文设计并制备了纳米网状g-C_3N_4可见光催化材料。这种催化剂由于自身网状的结构可以有效地对细菌进行捕获,增加材料与细菌的接触时间,提高材料的光催化活性,借助XRD、TEM、XPS等表征手段对催化剂的物理化学性质进行了相关表征,借助FESEM、ICP、Zeta电位等表征手段对抗菌过程进行了研究,该光催化材料在杀灭大肠杆菌的过程中表现出了优异的活性,并考察了细菌被材料捕获的过程。(3)棒状碳氮低聚物的制备及其可见光催化抗菌性能的研究目前的研究发现低聚状态下的碳氮低聚物相比于纳米网状g-C_3N_4可见光催化材料具有更好的光催化活性。而对于细菌来说,棒状结构有利于材料暴露出更多的活性位,并锚定细菌,有利于提高光催化活性。为此本论文设计并制备了棒状三聚胺低聚缩聚物,借助XRD、SEM、TEM等表征手段对催化剂的物理化学性质进行了相关表征,同时也考察了其在可见光条件下的杀菌性能。
【学位授予单位】：上海师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R123.6;O643.36

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