纳米二氧化钛抗菌性的研究及应用实例

纳米二氧化钛抗菌性的研究和应用实例

陈梦露

（西南科技大学材料学院材物0901，绵阳，621010；）摘要：综述了纳米二氧化钛在各种不同条件下的高效的抗菌、杀菌作用，并阐述了在各种条件下的抗菌性的应用实例，并对应用此性能的新型材料的应用前景做出了展望。纳米二氧化钛作为新型抗菌材料，具有无毒、无味、无刺激性、热稳定性、耐热性好、长效、抗菌面广和高效杀菌等的优点，对于防止疾病传播、净化环境卫生、保护人体健康具有十分重要的意义，发展前景广阔。

关键词：二氧化钛；抗菌；纳米材料；光催化The antibacterial property of nano-TiO2 research and application examples

Menglu chen

(materials physics,materials science and

engineering,southwest university of science and technology,mianyang,621010)

Abstract: In this article, the author summarizes the different efficient antiseptic effects the nano-TiO2 has in different conditions, and elaborates the application as an antimicrobial. Nano-TiO2 photocatalysis made in bacterial breakdown and achieve the antibacterial effect. Nano TiO2 electronic structure characteristics of TiO2 for a full valence band and an empty the conduction band, in the water and the air system, in the sunshine especially under the irradiation of in ultraviolet ray, when electronic energy reaches or exceeds the bandgap can, electronic from valence band arouse to the conduction band, while in valence band produce corresponding hole, in the field of electronic and under the influence

of cavitation occurred separation, move to different position, particle surface in a series of chain reaction, eventually causes bacteria decomposition.

Keywords:TiO2;antibacteri

al;nanomaterials;photocatalytic

纳米二氧化钛是金红石型白色疏松粉末，亦称钛白粉，从尺寸大小来说，通常产生物理化学性质显着

变化的细小微粒的尺寸在100纳米以下，其外观为白色疏松粉末。二氧化钛有板铁矿、锐铁矿和金红石三种晶体结构，其组成结构的基本单位均是TiO

八面体，

6

八面体通过共用顶点还是共边组成骨

区别在于TiO

6

八面体共边组成，架，见图2-l。锐钛矿结构是由TiO

6

而金红石和板钛矿结构则是由八面体共顶点且共边组成。金红石、锐钛矿和铁钛矿的基本结构单元列于图2-2【1】【2】【3】。

金红石型二氧化钛比锐钛型二氧化钛稳定而

致密，有较高的硬度、密度、介电常数及折射率，其遮盖力和着色力也较高。而锐钛型二氧化钛在可见光短波部分的反射率比金红石型二氧化钛高，带蓝色色调，并且对紫外线的吸收能力比金红石型低，光催化活性比金红石型高。在一定条件下，锐钛型二氧化钛可转化为金红石型二氧化钛。纳米二氧化钛具有屏蔽紫外线作用强，有良好的分散性和耐候性。可用于化妆品、功能纤维、塑料、涂料、油漆等领域，作为紫外线屏蔽剂，防止紫外线的侵害。也可用于高档汽车面漆，具有随角异色效应【2】。

金红石型表面上存在三种典型的原子空位，分别为晶格氧、单桥氧和双桥氧空位。光电子能谱(UPS)和IPS研究结果表明：在～6eV所对应的全充满的价带是

由O

2P

轨道组成，而空的导带由Ti的3d，4s和4p轨道

组成，Ti

3d 决定导带的较低位置。低于费米能级～0.8eV

弱的发射峰与O原子缺位所诱导的Ti

3d

派生能级有关。

锐钛矿二氧化钛与金红石相似，～0.8eV的发射峰被确定为Ti3+表面缺陷。Konstantin等人的研究则发现，

在锐钛矿TiO

2

表面发现有羟基、五配位和四配位Ti4+，T3+存在。Stelhow等人的理论计算结果表明，锐钛矿型

Ti0

2的价带主要为O

2p

和Ti

3d

轨道组成，O

2p

轨道贡献较

大，TiO

2

禁带宽度大约为10eV，但实测值大约为3.0～3.5eV【1】。。

1、对纳米二氧化钛抗菌性的研究

过去对纳米TiO

2的研究和应用都利用粉末TiO

2

的

光催化特性来降解有机污染物。但粉末光催化剂在应用中存在反应过程中必须搅拌、反应后难回收等技术难题而限制了其工业用途。为了克服这些粉末催化剂应用中所遇到的困难，使其广泛的应用于各个领域，人们开始致力于光催化薄膜的研究和应用。近年来，

TiO

2光催化薄膜得到广泛的研究，TiO

2

光催化薄膜已在

多种基材如陶瓷、玻璃、不锈钢、纤维、纸、木材、