發(fā)布時(shí)間：2017-08-01 15:10

  本文關(guān)鍵詞：二氧化鈦基納米材料的制備及抗菌和光催化性能研究

  更多相關(guān)文章： 二氧化鈦 銀 抗菌活性 水溶性 催化降解

【摘要】：TiO_2是一種寬禁帶的n型半導(dǎo)體材料,量子尺寸效應(yīng)使其禁帶寬度增加,氧化還原電勢(shì)增加,光催化反應(yīng)驅(qū)動(dòng)增大,從而使其具有高比表面積、高密度表面晶格缺陷以及高表面能。這些特性使得TiO_2具有很強(qiáng)的光催化活性,在CO2轉(zhuǎn)化、污水處理、空氣凈化、抗菌殺菌等方面均有廣泛的應(yīng)用。此外,TiO_2光催化型抗菌材料活性高、熱穩(wěn)定性好、抗菌持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、價(jià)格低、對(duì)人類(lèi)無(wú)害,目前已經(jīng)成為最受關(guān)注的一種催化型抗菌材料。為了研究TiO_2-TDA-2#光催化活性和水分散體系穩(wěn)定性。采用亞甲基藍(lán)和甲基橙作為光催化降解的對(duì)象,以市場(chǎng)專(zhuān)用的P25 TiO_2納米材料作為參照,研究了TiO_2-TDA-2#在紫外光條件下的光催化活性。研究表明,TiO_2-TDA-2#在紫外光條件下對(duì)亞甲基藍(lán)的降解速率為182.37μg/(min·g),除去率為87.40%;而TiO_2-TDA-2#在紫外光條件下對(duì)甲基橙的降解速率為146.95μg/(min·g),除去率為71.05%,與P25TiO_2的光催化活性相比,TiO_2-TDA-2#的光催化活性略差,但還是具有較好的光催化活性。采用沉降性實(shí)驗(yàn)和分光光度計(jì)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)分析了TiO_2-TDA-2#的水分散體系穩(wěn)定性。沉降性實(shí)驗(yàn)表明TiO_2-TDA-2#分散液在靜置20天后,仍然是澄清透明;而分光光度計(jì)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)則表明TiO_2-TDA-2#分散液的吸光度在15天內(nèi)一直保持不變;這可以說(shuō)明TiO_2-TDA-2#具有優(yōu)異的水分散性和穩(wěn)定性。通過(guò)選擇具有高效光催化活性且在水中具有優(yōu)異分散性和穩(wěn)定性的TiO_2-TDA-2#作為復(fù)合催化劑載體,應(yīng)用光催化還原法成功制備出水溶性Ag/TiO_2(ATA)復(fù)合抗菌材料,并采用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)(UV-vis),透射電子顯微鏡(TEM),X射線衍射(XRD),能量分散X射線分析(EDS),傅里葉變換紅外光譜(FTIR),高分辨率透射電鏡(HR-TEM)等測(cè)試方法表征了ATA納米粒子的結(jié)構(gòu),表面形貌和平均粒徑。采用比濁法(定量法)研究了ATA復(fù)合抗菌材料在無(wú)光照條件下抗菌性能。研究表明ATA在無(wú)光條件下對(duì)革蘭氏陰性的大腸桿菌(E.coli)和革蘭氏陽(yáng)性的金黃色葡萄球菌(S.aureus)具有優(yōu)異的抗菌性,其對(duì)E.coli和S.aureus的最低抑菌濃度(MIC)分別為5.0μg/m L(TiO_2的濃度為3.950μg/mL,Ag的濃度為1.05μg/m L)和25.0μg/mL(TiO_2的濃度為17.74μg/m L,Ag的濃度為5.26μg/m L),其抗菌活性明顯高于Ag和TiO_2的抗菌活性,其原因可能為Ag與TiO_2之間存在協(xié)同增強(qiáng)抗菌效應(yīng),這將在后續(xù)工作中進(jìn)一步追蹤研究。此外,ATA復(fù)合抗菌材料對(duì)鮑曼不動(dòng)桿菌(A.baumannii)和肺炎克雷伯氏菌(K.peneumoniae)的最低抑菌濃度分別為1.26μg/m L和6.25μg/mL,而其對(duì)表皮葡萄球菌(S.epidermidis),溶血性鏈球菌(H.streptococcus)和綠膿桿菌(P.Aer uginosa)的最低抑菌濃度則為3.13μg/m L。這說(shuō)明ATA復(fù)合材料是一種具有優(yōu)異抗菌活性的廣譜抗菌材料。采用溶血性實(shí)驗(yàn)分析了ATA復(fù)合抗菌材料的生物相容性。研究表明ATA在正常使用濃度下無(wú)溶血性,而且比具有相同濃度抗菌性能的單質(zhì)銀的毒性低。為了闡釋外源性ATA的抗菌機(jī)制,我們運(yùn)用iTRAQ蛋白組技術(shù)對(duì)ATA的處理組和對(duì)照組進(jìn)行了蛋白質(zhì)組學(xué)分析。蛋白質(zhì)組學(xué)實(shí)驗(yàn)表明其抗菌機(jī)理為協(xié)同效應(yīng)共同作用的結(jié)果,即ATA納米材料進(jìn)入細(xì)胞后,與其中的高分子物質(zhì)結(jié)合,包括核酸結(jié)合相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子,通過(guò)該族轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控相關(guān)的靶基因,導(dǎo)致細(xì)胞正常功能的喪失;此外,ATA進(jìn)入細(xì)胞之后,還影響了各種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的活性,導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)部離子濃度失衡,最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。以TiO_2-TDA-1#,TiO_2-TDA-2#和多孔TiO_2為原料,通過(guò)水熱處理制備得到納米管具有更清晰的管狀結(jié)構(gòu),而用金紅石TiO_2和P25德固賽TiO_2為原料制備得到納米管結(jié)構(gòu)不明顯,其原因可能是原料存在金紅石型TiO_2,反應(yīng)需要的壓力要求較高。此外,TiO_2-NT對(duì)亞甲基藍(lán)的降解性能較低,但是對(duì)亞甲基藍(lán)具有較大的吸附能力。
【關(guān)鍵詞】：二氧化鈦 銀 抗菌活性 水溶性 催化降解
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TQ134.11;TB34
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-11
• 本論文涉及的字母縮寫(xiě)與中英文全稱對(duì)照表11-13
• 第1章 緒論13-26
• 1.1 抗菌材料的分類(lèi)及特點(diǎn)13-14
• 1.2 光催化抗菌材料的研究概況14-24
• 1.2.1 二氧化鈦光催化抗菌機(jī)理14-15
• 1.2.2 納米二氧化鈦的制備方法15-21
• 1.2.3 TiO_2光催化抗菌材料的改性21-24
• 1.3 本論文的選題意義及研究框架24-26
• 1.3.1 選題意義24-25
• 1.3.2 研究框架25-26
• 第2章 實(shí)驗(yàn)部分26-37
• 2.1 原材料及主要實(shí)驗(yàn)儀器26-28
• 2.1.1 主要試劑26-27
• 2.1.2 主要實(shí)驗(yàn)儀器27-28
• 2.2 TiO_2基納米材料的制備28-30
• 2.2.1 Ag/TiO_2（ATA）復(fù)合抗菌材料的制備28-29
• 2.2.2 二氧化鈦納米管（TiO_2-NT）的制備29-30
• 2.3 結(jié)構(gòu)表征30-31
• 2.3.1 透射電子顯微鏡30
• 2.3.2 高分辨率透射電鏡和能譜分析30
• 2.3.3 X射線衍射分析30
• 2.3.4 紅外光譜分析30
• 2.3.5 紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)分析30-31
• 2.3.6 掃描電子顯微鏡31
• 2.4 TiO_2-TDA-2#光催化活性分析31-32
• 2.5 納米粒子水分散體系穩(wěn)定性分析32-33
• 2.6 抗菌活性分析33
• 2.7 溶血實(shí)驗(yàn)33-34
• 2.8 蛋白質(zhì)組學(xué)實(shí)驗(yàn)34-37
• 2.8.1 細(xì)胞的培養(yǎng)與收集34
• 2.8.2 蛋白質(zhì)的提取過(guò)程34-35
• 2.8.3 蛋白質(zhì)濃度的測(cè)定35
• 2.8.4 SDS電泳35
• 2.8.5 蛋白質(zhì)酶解35
• 2.8.6 iTRAO標(biāo)記35
• 2.8.7 SCX分離35-36
• 2.8.8 基于Triple TOF5600的LC-ESI-MSMS分析36-37
• 第3章 光催化載體TiO_2的選擇37-48
• 3.1 TiO_2-TDA-2#納米粒子結(jié)構(gòu)表征37-40
• 3.2 TiO_2-TDA-2#光催化性能分析40-45
• 3.2.1 TiO_2-TDA-2#降解亞甲基藍(lán)光催化活性測(cè)試41-43
• 3.2.2 TiO_2-TDA-2#降解甲基橙光催化活性測(cè)試43-45
• 3.3 TiO_2-TDA-2#水分散體系穩(wěn)定性分析45-47
• 本章小結(jié)47-48
• 第4章 Ag/TiO_2的制備及抗菌活性研究48-65
• 4.1 Ag/TiO_2的制備及結(jié)構(gòu)表征48-53
• 4.1.1 不同pH條件下制備Ag/TiO_248-49
• 4.1.2 Ag/TiO_2的結(jié)構(gòu)表征49-53
• 4.2 Ag/TiO_2抗菌性能分析53-58
• 4.3 Ag/TiO_2溶血性實(shí)驗(yàn)分析58-59
• 4.4 Ag/TiO_2蛋白質(zhì)組學(xué)分析59-64
• 4.4.1 蛋白質(zhì)組學(xué)分析60
• 4.4.2 差異蛋白60
• 4.4.3 GO功能分類(lèi)富集分析60-62
• 4.4.4 代謝途徑分析62-63
• 4.4.5 蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)分析63-64
• 本章小結(jié)64-65
• 第5章 二氧化鈦納米管的制備及光催化活性65-69
• 5.1 TiO_2-NT制備及結(jié)構(gòu)表征65-67
• 5.2 TiO_2-NT的光催化降解性能研究67-68
• 本章小結(jié)68-69
• 第6章 結(jié)論69-71
• 參考文獻(xiàn)71-83
• 致謝83-84
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果84

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前9條

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本文編號(hào)：604835