【摘 要】
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环境中微生物污染日益加剧,成为影响人类身体健康的重大问题之一。在众多治理手段中,半导体光催化抗菌技术因绿色、安全有效被广泛研究,可以利用室内光源或太阳光为其提供能量达到抑制或杀死细菌的目的。Ti O2和Zn O两者均属于宽禁带半导体,意味着这两种光催化剂只能利用太阳光中的紫外光部分。因此本研究用禁带宽度较窄的铋系光催化材料Bi Sn Sb O6分别与Ti O2和Zn O复合,制备两种不同的复合光催
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环境中微生物污染日益加剧,成为影响人类身体健康的重大问题之一。在众多治理手段中,半导体光催化抗菌技术因绿色、安全有效被广泛研究,可以利用室内光源或太阳光为其提供能量达到抑制或杀死细菌的目的。Ti O2和Zn O两者均属于宽禁带半导体,意味着这两种光催化剂只能利用太阳光中的紫外光部分。因此本研究用禁带宽度较窄的铋系光催化材料Bi Sn Sb O6分别与Ti O2和Zn O复合,制备两种不同的复合光催化材料,拓宽Ti O2和Zn O对光照的吸收范围,增强复合材料的光催化抗菌性能;对制备出的材料进行表征分析;探究复合光催化材料的抗菌性能和抗菌活性机制;检验复合材料的实际应用性以及细胞毒性。本文具体内容如下:（1）采用固相烧结法合成新型具有异质结结构的Bi Sn Sb O6-Ti O2复合光催化抗菌材料。通过XRD、EDS、EIS等方法对其进行表征证明复合材料制备成功,电子-空穴对分离效率增强;抗菌实验结果显示在35 W LED灯光照下,500 mg/L是Bi Sn Sb O6-Ti O2复合材料对细菌的最佳抑菌浓度,在此浓度下复合材料对E.coli、S.aureus、Bacillus subtilis和P.aeruginosa分别作用3 h、4 h、3 h、6 h时,最佳抗菌效率分别为73.33%、100%、100%和100%;而Bi Sn Sb O6-Ti O2复合材料对真核微生物Candida albicans的最佳抗菌浓度为125 mg/L,在5 h抗菌效率达到最高61.16%;对生活中的畜禽废水进行抗菌实验,发现Bi Sn Sb O6-Ti O2复合光催化材料对细菌具有广谱抗菌性能,抗菌效果具有种属差异性。此外,SEM观察发现复合材料作用后的菌体形态发生褶皱破裂;通过自由基清除实验,发现在光催化抗菌过程中起主要作用的是·OH、h+、e-;细胞毒性实验证实Bi Sn Sb O6-Ti O2复合光催化材料对细胞没有杀伤作用。（2）采用简易的固相烧结法合成具有Ⅱ型异质结结构的Bi Sn Sb O6-Zn O复合光催化材料;利用XRD、UV-vis和PT等多种方法对其进行表征;在LED灯光照射下进行光催化抗菌实验,实验结果表明Bi Sn Sb O6-Zn O复合材料对细菌及真菌的光催化抗菌性能均显著强于单一的Bi Sn Sb O6和Zn O。在光照条件下500 mg/L的Bi Sn Sb O6-Zn O复合材料对E.coli、S.aureus和P.aeruginosa分别作用6 h、4 h、4 h时的抗菌效率可达到99.63%、100%和100%;而Bi Sn Sb O6-Zn O复合材料对真核微生物Candida albicans的最佳抗菌浓度为250 mg/L,在6 h抗菌效率达到最高63.8%。对生活中的畜禽废水进行抗菌实验,表明Bi Sn Sb O6-Zn O复合光催化材料对细菌具有广谱抗菌性,抗菌效果具有种属差异性。通过MTT实验,证明制备的Bi Sn Sb O6-Zn O复合光催化材料在实验浓度下无毒性;根据自由基清除实验、SEM观察光照处理后的菌体形态变化以及能带结构分析,制备的Bi Sn Sb O6-Zn O复合光催化材料通过光照产生活性物种·OH、h+和e-达到杀菌的目的,其中e-发挥主要作用。本研究制备两种不同的复合光催化抗菌材料,两种材料均可被日常生活中的LED灯光照激发产生抗菌效果,相比于真核微生物,对细菌的抗菌效果更好,具有广谱抗菌性,也具有种属差异性,更具有良好的生物相容性。Bi Sn Sb O6-Zn O复合光催化材料的抗菌效果强于Bi Sn Sb O6-Ti O2复合光催化材料。说明制备的两种抗菌材料属于环境友好型光催化复合材料,在实际抗菌领域具有广阔的应用前景。
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