銀摻雜TiO2納米棒陣列的制備、抗菌及光催化性能研究.pdf

1、二氧化鈦（TiO2）作為一種多功能半導(dǎo)體材料，因其穩(wěn)定好、無毒、價格低廉、制備簡單等優(yōu)點，普遍應(yīng)用于半導(dǎo)體、催化降解、自清潔涂層等領(lǐng)域。但作為抗菌材料，TiO2只有在光照射下才能起到殺菌作用，在沒有光照的黑暗環(huán)境下并不具備抗菌功能，同時作為催化劑，其寬禁帶吸收光譜較窄，對太陽能的利用率低，光生電子與空穴接合快，量子效率低。金屬離子摻雜可提高TiO2的活性，改善其抗菌性能和光催化性能，有助于拓展 TiO2的應(yīng)用領(lǐng)域。因此，本課題選擇銀（A

2、g）作為摻雜元素，采用水熱法在鈦基底上合成了Ag摻雜TiO2納米棒陣列。利用X射線衍射（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）、高分辨透射電子顯微鏡（HR-TEM）和X射線光電子能譜儀（XPS）等分析手段對制備的Ag摻雜TiO2納米棒陣列的組織結(jié)構(gòu)和成分進(jìn)行分析；并研究了改性后的TiO2納米棒陣列的抗菌性能和光催化性能。具體內(nèi)容如下：
　　(1)采用水熱法，在含硝酸銀（AgNO3）的 NaOH溶液中一步合成了Ag摻雜TiO2納米棒陣列

3、。結(jié)果表明：TiO2主要為銳鈦礦晶型相組成，AgNO3的加入量對其形貌有較大影響。納米棒中Ag含量分別為1.5 at.％和2.7 at.%。抗菌結(jié)果表明，Ag摻雜TiO2納米棒陣列對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌都展現(xiàn)了優(yōu)異的抗菌性能。光催化結(jié)果顯示，Ag摻雜TiO2納米棒陣列比未摻雜的TiO2納米棒的光催化效率更高。雖然一步水熱合成Ag摻雜TiO2納米棒陣列制備工藝簡單，但AgNO3的加入量對納米形貌和Ag含量都有較大的影響，重復(fù)性不好且工

4、藝較難控制。
　?。?）為了提高制備工藝的穩(wěn)定性，本課題提出了磁控濺射和水熱法相結(jié)合的復(fù)合處理工藝，在純鈦表面首先沉積一層鈦銀薄膜，然后再進(jìn)行水熱處理，在純鈦表面原位合成了 Ag摻雜 TiO2納米棒陣列。結(jié)果表明納米棒粗細(xì)均勻，長度約為10~12μm，直徑約為80~100 nm，主要由銳鈦礦相構(gòu)成。通過控制薄膜中的銀含量，獲得了Ag含量分別為0.5 at.%、2.2 at.%兩種納米棒陣列。Ag元素原位摻雜入TiO2中，且以單質(zhì)形