【摘 要】
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随着科技和社会的快速发展,人类的健康已成为全球关注的主要问题。据世界卫生组织（WHO）调查,80%的人类传染病与微生物污染的饮用水有关。因此,有效的抗菌策略如氯化、臭氧氧化、活性氧、紫外线照射和光催化消毒已成为人们关注的焦点。其中光催化灭菌是一种持久高效的灭菌方法,因为光催化剂具有抗菌谱广、成本低、热稳定性好等优点。本文以含氧空位的二氧化锡(SnO2-x),卤化氧铋（BiOX）和碳量子点（CQDs
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随着科技和社会的快速发展,人类的健康已成为全球关注的主要问题。据世界卫生组织（WHO）调查,80%的人类传染病与微生物污染的饮用水有关。因此,有效的抗菌策略如氯化、臭氧氧化、活性氧、紫外线照射和光催化消毒已成为人们关注的焦点。其中光催化灭菌是一种持久高效的灭菌方法,因为光催化剂具有抗菌谱广、成本低、热稳定性好等优点。本文以含氧空位的二氧化锡(SnO2-x),卤化氧铋（BiOX）和碳量子点（CQDs）为原料,制备了SnO2-x/BiOBr、SnO2-x/BiOI和CQDs/SnO2-x/BiOI复合材料,通过引入氧空位,降低了电子空穴对的复合速率,提升了光催化抗菌性能。同时,从材料的形貌、结构、光电性能和抗菌性能几方面进行分析,同时以捕获实验结果来解释光催化抗菌机理。本文具体研究内容如下:（1）采用水热法制备了含有氧空位的SnO2-x,再经常温原位合成法合成了SnO2-x/BiOBr复合光催化材料。我们利用XRD、FT-IR、BET、TEM、HRTEM和XPS等多种表征手段进行分析,确定了复合材料的组成、形貌与结构,结果表明SnO2-x/BiOBr复合物被成功制备;PT和EIS表明SnO2-x/BiOBr复合物具有更好的光电性能;对大肠杆菌（E.coli）和金黄色葡萄球菌（S.aureus）的抗菌实验表明SnO2-x/BiOBr复合物能够在40分钟内将E.coli和S.aureus完全杀灭,杀菌效果优于单体SnO2-x和BiOBr;SEM和LSCM结果表明在光催化灭菌过程中E.coli的结构和形态逐渐被破坏;活性物种捕获实验和能带结构分析表明,h+在抗菌过程中发挥主要作用,该体系遵循双电荷转移机制。（2）选择吸光性能更好的BiOI代替BiOBr,制备了SnO2-x/BiOI复合光催化材料。我们利用XRD、FT-IR、BET、TEM、HRTEM和XPS等多种表征手段进行分析,确定了复合材料的组成、形貌与结构,结果表明SnO2-x/BiOI复合物被成功制备;PT和EIS显示SnO2-x/BiOI复合物的光电性能良好;在LED灯光下进行的抗菌实验表明SnO2-x/BiOI复合物能够在40分钟内将E.coli和S.aureus完全杀灭,抗菌性能与SnO2-x/BiOBr相近,但优于单体SnO2-x和BiOI;LSCM结果表明随着光催化过程的进行,E.coli逐渐被破坏;活性物种捕获实验结果和能带结构分析表明,h+在抗菌过程中发挥主要作用,该体系遵循双电荷转移机制。（3）在上章基础上,引入导电性能良好的CQDs,进一步合成了CQDs/SnO2-x/BiOI复合光催化材料。采用XRD、Ram、BET、TEM、HRTEM和XPS等表征手段分析了复合材料的组成、形貌与结构,结果表明CQDs/SnO2-x/BiOI复合物被成功制备;PT和EIS显示CQDs/SnO2-x/BiOI复合物具有更好的光电性能;LED灯光下抗菌实验结果表明CQDs/SnO2-x/BiOI复合物能够在20分钟内将E.coli和S.aureus完全杀灭,抗菌效果明显优于单体SnO2-x,BiOI,和二元复合材料SnO2-x/BiOBr,SnO2-x/BiOI;SEM和LSCM结果显示随着光催化过程的进行E.coli的结构和形态逐渐被破坏;通过活性物种捕获实验和能带结构分析,阐明了CQDs/SnO2-x/BiOI的光催化抗菌机理,其中h+在抗菌过程中发挥主要作用,该体系遵循双电荷转移机制。
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