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纳米二氧化钛的抗菌原理
编辑日期: 2012/6/9 来源:本站 阅读次数:2544 次 [关闭]

纳米二氧化钛在光催化作用下使细菌分解而达到抗菌效果的。由于纳米二氧化钛的电子结构特点为一个满 TiO2的价带和一个空的导带,在水和空气的体系中,纳米二氧化钛在阳光尤其是在紫外线的照射下,当电子能量达到或超过其带隙能时。电子就可从价带激发到导带,同时在价带产生相应的空穴,即生成电子、空穴对,在电场的作用下,电子与空穴发生分离,迁移到粒子表面的不同位置,发生一系列反应,吸附溶解在 TiO2 表面的氧俘获电子形成O2 ·,生成的超氧化物阴离子自由基与多数有机物反应(氧化) 。同时能与细菌内的有机物反应,生成 CO2和 H2O;而空穴则将吸附在TiO2表面的 OH和H2O氧化成·OH,·OH有很强的氧化能力,攻击有机物的不饱和键或抽取H原子产生新自由基,激发链式反应,最终致使细菌分解。

TiO2 的杀菌作用在于它的量子尺寸效应,虽然钛白粉(普通 TiO2)也有光催化作用,也能够产生电子、空穴对,但其到达材料表面的时间在微秒级以上,极易发生复合,很难发挥抗菌效果,而达到纳米级分散程度的TiO2,受光激发的电子、空穴从体内迁移到表面。只需纳秒、皮秒、甚至飞秒的时间,光生电子与空穴的复合则在纳秒量级,能很快迁移到表面,攻击细菌有机体,起到相应的抗菌作用。
       在紫外线作用下,以0.1mg/cm3浓度的超细TiO2可彻底地杀死恶性海拉细胞,而且随着超氧化物歧化酶(SOD)添加量的增多,TiO2光催化杀死癌细胞的效率也提高;用TiO2光催化氧化深度处理自来水,可大大减少水中的细菌数,饮用后无致突变作用,达到安全饮用水的标准。在涂料中添加纳米二氧化钛可以制造出杀菌、防污、除臭、自洁的抗菌防污涂料,可应用于医院病房、手术室及家庭卫生间等细菌密集、易繁殖的场所,可有效杀死大肠杆菌、黄色葡萄糖菌等有害细菌,防止感染。因此,纳米纳米二氧化钛能净化空气,具有除臭功能。
纳米二氧化钛抗菌特点:对人体安全无毒,对皮肤无刺激性;抗菌能力强,抗菌范围广;无臭味、怪味,气味小;耐水洗,储存期长;热稳定性好,高温下不变色,不分解,不挥发,不变质;即时性好,纳米二氧化钛抗菌剂仅需1h就能发挥效果,而其他银系抗菌剂效果则需约24h;纳米二氧化钛是一种永久性维持抗菌效果的抗菌剂;具有很好的安全性,科用于食品添加剂等,与皮肤接触无不良影响。

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