溶胶-凝胶法制备Ag/TiO2纳米薄膜及其陶瓷表面抗菌性能研究
【作者】陈品鸿 许良记 李定帆 周武艺
【单位】华南农业大学材料与能源学院/华南农业大学材料与能源学院生物质3D打印研究中心
【摘要】为提升TiO2在陶瓷表面的光催化性能和抗菌性能，以钛酸四丁酯、无水乙醇、硝酸银为原料，乙酰丙酮和硝酸作为催化抑制剂，采用溶胶-凝胶法分别制备了TiO2溶胶和Ag/TiO2溶胶。以普通陶瓷片为载体，采用浸渍-提拉法制备TiO2薄膜。以亚甲基蓝为目标降解物进行光催化降解实验，并探讨在不同热处理温度下对Ag/TiO2薄膜光催化性能的影响。利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)等仪器对样品进行表征。实验结果表明：在紫外灯照射下，TiO2薄膜和Ag/TiO2薄膜对有机物都具有降解能力，而Ag/TiO2的光催化活性更明显，在光照8 h后其光催化降解率达到了70%，热处理最佳温度为500 ℃；Ag/TiO2薄膜具有良好的亲水性，并且对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有抑制作用。Ag/TiO2薄膜有望应用到陶瓷用品上，可有效减少材料表面的有机污染物，并且经过高温处理后还可以保持良好的光催化性能。
【关键词】溶胶-凝胶法；TiO2；光催化活性；Ag/TiO2纳米薄膜
【引文格式】陈品鸿，许良记，李定帆，等.溶胶-凝胶法制备Ag/TiO2纳米薄膜及其陶瓷表面抗菌性能研究［J］.材料研究与应用，2023，17（1）：142-148.
【DOI】10.20038/j.cnki.mra.2023.000117
01·图文信息
图1经不同温度热处理后TiO2薄膜光降解亚甲基蓝的时间-光降解率图
Figure 1Time-photodegradation rate diagram of TiO2film photodegradation of methylene blue after heat treatment at different temperatures
图2经不同温度热处理后Ag/TiO2薄膜光降解亚甲基蓝的时间-光降解率图
Figure 2Time-photodegradation rate graph of Ag/TiO2films photodegraded with methylene blue after heat treatment at different temperatures
图3经不同温度热处理的Ag/TiO2薄膜的XRD图
Figure 3XRD patterns of Ag/TiO2films after heat treatment at different temperatures
图4试样的SEM图
Figure 4SEM image of the samples
图5经不同温度热处理后的Ag/TiO2纳米薄膜的FT-IR图
Figure 5FT-IR plots of Ag/TiO2film after heat treatment at different temperatures
图6经500 ℃热处理后Ag/TiO2薄膜的水滴接触角
Figure 6Water droplet contact angle plots of Ag/TiO2films after heat treatment at 500 ℃
图7经不同温度热处理后的Ag/TiO2纳米薄膜的抑菌圈直径图
Figure 7Diagram of the diameter of the inhibition circle of Ag/TiO2nanofilms after heat treatment at different temperatures
2 结语
采用了溶胶-凝胶法工艺在陶瓷表面制备TiO2薄膜和Ag/TiO2薄膜，研究了在添加银粒子后的TiO2薄膜在不同热处理温度下的结构和光催化性能。结果显示，银粒子的加入提高了TiO2薄膜对亚甲基蓝的光催化降解能力，500 ℃热处理后Ag/TiO2薄膜的光催化效果最为理想。同时，利用XRD衍射仪对TiO2薄膜晶体结构进行分析发现溶胶，TiO2薄膜晶体构型为锐钛矿相。通过SEM观察后发现溶胶，TiO2薄膜的粒径为纳米级，添加银粒子后其比表面积增大，并且颗粒分布也相对均匀。亲水性试验证实了Ag/TiO2薄膜光照后具有良好的亲水性，通过抑菌圈法发现Ag/TiO2薄膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌都具有抑菌抗菌效果。表明，采用溶胶-凝胶法将Ag/TiO2涂抹到陶瓷表面，这可以有效减少材料表面的有机污染物，经过高温处理后还可以保持良好的光催化和抗菌性能。
03·作者信息
【作者】陈品鸿，硕士，从事功能材料研究，Email：2815381947@qq.com。
【通信作者】周武艺，博士，教授，从事复合材料研究，Email：zhouwuyi@scau.edu.cn。
admin