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伦敦大学研发出非织造光催化抗菌剂

已有 3116 次阅读 2014-7-15 13:52 |系统分类:观点评述|关键词:学者

  英国伦敦大学研究人员最近在杂志上发表论文称,已经研发出一种新型非织造光催化抗菌剂--纳米二氧化钛(tio2)。这种材料在光照条件下对细菌产生致命效果,在黑暗环境中则具有很好的抗菌作用,现代医院如广泛使用这种抗菌材料,可有效降低院内感染。

  三种晶体结构共同实现抗菌效果

  与普通抗菌性相比,纳米tio2光催化材料具有耐高温(>600℃)性能,并且在安全性、抗药性、耐候性及耐热加工型等方面也较好,可以广泛应用于抗菌织物及非织造布等领域。同时,tio2光催化材料也可将甲醛、氨、苯、二甲苯、二氧化硫、氮的氧化物等有害气体和有机物分解,实现抗菌和净化空气、水的作用。近光催化抗菌剂整理的非织造布的抗菌机理使用与再生原理,及在光照条件会圆圆护短的产生抗菌物质,保证抗菌的长效性。

  伦敦大学jackson教授指出,光催化无机抗菌剂是利用半导体材料的光催化性能实现抗菌作用的新型抗菌剂。半导体材料的能带结构,一般由低能的夹带和高能的导带构成,价带和导带之间存在禁带。半导体的禁带宽度一般在3.0ev一下。当能接受能量大于或等于能隙的照射时,半导体材料吸收光可产生电子(e-)-空穴(h+)对。由于半导体材料的能带间缺少连续区域光生电子-空穴对一般有皮秒级的寿命,足以是光生电子和光生空穴对经由禁带向来自溶液或气相的吸附在半导体表面的物种转移电荷。tio2有三种晶体结构分别是金红石型、板钛矿和锐钛矿型,三种晶体结构可以共同实现抗菌效果。其中,锐钛矿型的tio2的禁带宽度为3.2ev,相当于波长为387.5nm的光子能量。同时tio2颗粒的大小对其抗菌效果也有一定的影响,tio2颗粒越小,灭杀细菌的效果越好,目前常用的tio2抗菌剂的颗粒多为超细tio2,处于纳米量级的tio2则具有更加的抗菌性。

  纳米tio2抗菌剂发展具有四趋势

  具有光催化特性的半导体材料有很多,有tio2、wo3、zro、v2o3、zno、cds、seo2、gap、sic、sno2、fe2o3等,但是除了tio2之外的其他材料都存在稳定性差易氧化、寿命短等缺点,所以在研究和应用上的重视程度不如tio2。

  由 tio2光催化抗菌性能的特点及其应用前景,西北有色金属研究院研究者张建认为,tio2 光催化无机抗菌材料今后的研究与发展可能将体现在4个方面。一是tio2光催化杀菌反应是紫外光激发下的反应,光催化活性氧类存在的时间非常短,生活空间能利用的紫外光较少,如果进一步提高其光激发波长范围,同时提高其对细菌的吸附性,大活性氧类与细菌的接触,使更多的光活性氧类物质得以产生,那么纳米二氧化钛抗菌剂将可以更多地参与光催化反应,大幅度提升非织造材料的整体功能;二是提高其施用性,低成本、高活性、耐候性、实施方便的光催化抗菌涂料将是今后开发的一个重要方向;三是由于釉面砖、 玻璃等表面的 tio2 光催化涂膜需要再次烧结,因此,有必要研究它们表面生产过程中的在线涂膜技术,从而避免涂膜工艺中基体的清洗过程,并使基体生产和涂膜工艺所需的烧结过程一步完成;四是由于并非所有的细菌都对人体有害,而 tio2 光催化杀菌效应却是针对所有的细菌,因此如何提高其对细菌的选择杀灭性,也是研究者必须加以考虑的。




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