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納米二氧化鈦光催化作用下抗菌原理
- 2020-07-16-

納米二氧化鈦在光催化作用下能分解細菌,達到抗菌效果。因為在水和空氣體系中,當電子能量達到或超過其帶隙能時,特別是在紫外輻射下,納米TiO2的電子結構以完整的TiO2價帶和空的導帶為特征。電子可以從價帶激發到導帶。同時,在價帶上產生相應的空穴,也就是說,產生電子和空穴對。在電場作用下,電子和空穴被分離并遷移到粒子表面的不同位置,并發生一系列反應。溶解在TiO2表面的氧被吸附,電子被捕獲形成O2。形成的超氧陰離子自由基與大多數有機化合物反應(氧化)。同時,它能與細菌中的有機物反應生成CO2和H2O;而空穴能將吸附在TiO2表面的oh和H2O氧化成具有較強氧化能力的·oh,攻擊有機物的不飽和鍵或萃取H原子產生新的自由基,會刺激連鎖反應,最終導致細菌分解。

納米二氧化鈦的殺菌效果在于其量子尺寸效應。雖然二氧化鈦(普通二氧化鈦)也具有光催化作用,能產生電子和空穴對,但其到達材料表面的時間超過微秒,容易復合,難以起到抗菌作用。然而,當TiO2達到納米級分散度時,光激發的電子和空穴會從體內遷移到表面。只需要納秒、皮秒甚至飛秒,光生電子和空穴的復合在納秒量級,可以迅速遷移到表面,攻擊細菌有機體,發揮相應的抗菌作用。

在紫外線作用下,以0.1mg/cm3濃度的超細TiO2可徹底地殺死惡性海拉細胞,而且隨著超氧化物歧化酶(SOD)添加量的增多,TiO2光催化殺死癌細胞的效率也提高;用TiO2光催化氧化深度處理自來水,可大大減少水中的細菌數,飲用后無致突變作用,達到安全飲用水的標準。在涂料中添加納米二氧化鈦可以制造出殺菌、防污、除臭、自潔的抗菌防污涂料,可應用于醫院病房、手術室及家庭衛生間等細菌密集、易繁殖的場所,可有效殺死大腸桿菌、黃色葡萄糖菌等有害細菌,防止感染。因此,納米納米二氧化鈦能凈化空氣,具有除臭功能。 

納米二氧化鈦抗菌特點:對人體安全無毒,對皮膚無刺激性;抗菌能力強,抗菌范圍廣;無臭味、怪味,氣味??;耐水洗,儲存期長;熱穩定性好,高溫下不變色,不分解,不揮發,不變質;即時性好,納米二氧化鈦抗菌劑僅需1h就能發揮效果,而其他抗菌劑效果則需約24h;納米二氧化鈦是一種永久性維持抗菌效果的抗菌劑;具有很好的安全性,科用于食品添加劑等,與皮膚接觸無不良影響。

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