玻璃基纳米复合TiO2光催化膜的制备与灭菌性能研究

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1、武汉理工大学博士学位论文玻璃基纳米复合TiO<,2>光催化膜的制备与灭菌性能研究姓名：汪恂申请学位级别：博士专业：矿物加工工程指导教师：龚文琪20081101武汉理工大学博士学位论文研究取得了新的进展。2．二氧化钛光催化降解偶氮染料的反应机理是：Ti02光催化氧化降解偶氮染料的过程是一个首先破坏C．O—C、C．C键，而后N=N双键断开的过程。四、改性Ti02膜的光催化灭菌作用1．针对改性Ti02膜的光催化灭菌效率进行了研究：以革兰氏阳性及阴性代表菌种和枯草芽孢杆菌为研究对象，利用电镜表征细菌细胞形态的变化情况，同时采用平板计数法评估改性

2、Ti02膜的杀菌效果。研究结果表明，改性Zi02膜杀菌效率明显高于纯Ti02膜。如Fe”掺杂使Ti02膜的大肠杆菌杀菌率由87．4％提高至95．8％，金黄葡萄球菌杀菌率由79．4％提高至88．3％，枯草芽孢杆菌杀菌率由80．4％提高至86．3％。Ce4+的掺杂使Ti02膜的大肠杆菌杀菌率由87．4％提高至92．7％，金黄葡萄球菌杀菌率由79．4％提高至94．3％，枯草芽孢杆菌杀菌率由80．4％提高至87．7％。由此可知，一定比例的金属掺杂可提高Ti02膜的杀菌效果。2．首次对微生物三域中的古菌进行了光催化灭菌研究。采用365nm、310

3、nm紫外线反应时间40分钟可杀死绝大多数古菌。含Fe3+．Ti02膜的杀菌作用优于纯Ti02膜，J7菌杀菌率由88．6％提高至94．5％，同等情况310nm紫外线杀菌率从90．7％提高至93．5％。同样含Ce4+．Ti02膜的杀菌作用优于纯Ti02膜，J7菌杀菌率由88．6％提高至95．3％，同等情况310rim杀菌率由88．7％提高至94．8％。3．本文首次探讨了不同Ti02膜对古菌的光催化杀灭机理。在紫外线的照射下，Ti02生成·OH自由基和H202。依赖于细胞膜上独特的Na+一C交换体系，J7嗜盐古菌能够在高盐环境下生存。古菌借助

4、于该体系迅速外排Na+离子，从而使胞内Na+离子浓度维持在正常范围。在Ti02光催化剂与古菌反应时，外排的大量Na+离子可能会与Ti键产生相斥作用，使羟基自由基(·OH)与活性氧类物质通过破坏菌壁杀伤J7嗜盐古菌的效能下降。而H202的穿透性强，能够进入古菌细胞导致茵内蛋白质变性分解，DNA分子发生断裂。由此可知，Ti02主要是通过破坏古菌内部结构及导致K+离子的大量泄露致使古菌死亡。4．目前，Ti02灭菌研究仅限于细菌域与真核生物域。本文首次利用透射电子显微镜(TransmissionElectronMicroscope，TEM)对古

5、菌死亡过程进行了表征，填补了Ti02灭菌研究从未涉及古菌域的空白。同时通过探讨古菌的灭菌机理，为深入揭示古菌与其它两域生命形式之间的进化关系提供了新的思路。关键词：玻璃基纳米二氧化钛，过渡金属掺杂，光催化活性与灭菌，古菌Ⅱ武汉理工大学博士学位论文AbstractTheworldwidecontinuallystrengthenedconsciousnessofenvironmentalprotectionandmoreandmorescarcityoftraditionalmaterialsprovidethesocialbackgro

6、undandtheecologysignificanceforresearchesonantibacterialmaterials．Researchonthecompositionofnanotitaniumdioxidematerialsisoneofthehotspotsofcurrentthiskindsofmaterialsresearches．NotonlyitcansolvesTi02dispersionandimmobilized，butalsoimprovestheefficiencyofthephotocatalyti

7、creaction．Thisdissertationbedividedintothreeparts：(1)Preparation，characterizationsandperformancesstudyofglasssubstratetitaniumdioxide(Fe-Ti02orCe-Ti02)film．(2)StudyonapplicationanditsmechanismofphotocatalyitcdegradationofAZO—dyewastewaterbyTi02／Fe-Ti02orCe—Ti02film．(3)St

8、udyonapplicationanditsmechanismofphotocatalyitcdegradationofbactericidalactivity．Inthispaper,someftmdam