Er3+—Yb3+共掺纳米TiO2上转换光催化杀菌作用研究.pdfVIP

第 24卷第5期 分 子 科 学 学 报 V01．24No．5 20o8年 10月 JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCE October20o8 [文章编号]1000-9035(2008)05—0337．04 Er —Yb3+共掺纳米TiO2上转换 光催化杀菌作用研究 王文兰 ，尚庆坤 ，郑 伟2，于 辉 ，张雅斌2，李国强2 (1．东北师范大学化学学院，吉林 长春 130024； 2．吉林省水产科学研究院，吉林 长春 130033) [摘 要] 采用溶胶凝胶法合成了稀土离子 Er3+一 共掺杂的纳米 C)2晶体粉末，利用 XBD，UV．VIS吸收光谱及上转换发射光谱对其结构和光学特性进行 了表征．以致病性嗜水气 单胞菌为实验菌株，以980nln激光为激发光源，考察了室温下EI3一yb3共掺杂纳米TiO2的光 催化杀菌性能．结果表明，稀土离子掺杂的纳米Tio2可以通过上转换发光的途径增加 Ti02对 可见光的利用率，从而实现Tio2在可见光和近红外光范围的光催化氧化杀菌作用． [关键词] 纳米Ti02；稀土掺杂；上转换；杀菌作用 [中图分类号] O612 [学科代码】 150·15 [文献标识码] A 自从 1985年Matsunaga[]等首次发现了Ti02在紫外光的照射下具有 良好的杀菌作用以来，Tio2这 种新型无机光催化抗菌材料就以其作用效果迅速、杀菌力强、彻底的杀灭性、良好的适用性和化学稳定 性等特点成为人们的研究热点．Tio2的禁带宽度决定了只有用波长小于387．5rim的紫外光照射 Ti02， 才能产生具有强的氧化还原能力的光生空穴和光生电子，通过一系列过氧化链式反应直接或间接破坏 生物结构，从而杀伤细菌或癌细胞[]等生物大分子．由于太阳光中可利用的这部分紫外光不到5％，因 此如何提高 o2在可见光条件下的光催化活性，是制约 ri02光催化剂的实际应用的重要问题．很多学 者在这方面开展了一系列研究工作，如掺杂非金属离子、或过渡金属离子或稀土离子掺杂等．Xu[3]等人 研究了稀土离子掺杂的纳米TiO2，指出稀土离子的掺杂会引起光吸收率的增加，界面电子转移速率的提 高以及光吸收带边的红移，因此其光催化活性高于未掺杂 Ti02．本文将稀土离子 EI3一孵 共同掺杂的 纳米 no2作为杀菌剂，波长为980llm半导体激光器为激发光源，利用稀土离子的上转换升频作用[]来 提高Tio2对可见光和近红外光的吸收并提高光催化氧化作用，考察了稀土离子共掺纳米 ri02对致病性 嗜水气单胞菌的杀伤作用． 1 实验 1．1 仪器与试剂 CARY500Scan紫外一可见．近红外分光光度计 (美国)；Kigaku．D／Max—rAX射线衍射仪(日本)；Jobin— Yvonl_abRam拉曼光谱仪；、．1．DC．980型半导体激光器 (北京)． 钛酸正丁酯、冰醋酸、氯化钠均为分析纯试剂，蛋白胨、酵母提取物、琼脂粉均为生物试剂，实验用水 收稿 日期：2008--05．12 基金项 目：吉林省科技发展计划项 目20070705)；长春市科技发展项 目(2007GH26，05GG56)． 联系人简介：尚庆坤 (1963．)，女 ，教授，主要从事纳米光催化材料研究． E-mail：dmn~O95@nenu．edu．cll 338 分 子科 学 学报 第24卷 为二次蒸馏水，实验细菌为致病性嗜水气单胞菌(吉林省水产研究院提供)． 1．2 Era．yba共掺纳米 Ti(h光催化剂的制备 EI3+(10％)一yb3+(10％)共掺纳米Ti02光催化剂的制备采用溶胶凝胶法，焙烧温度为 950oC．具体 方法参见文献 [4]． 1．3 杀菌实验 实验分空白组、对照组、实验组进行 ．实验组具体实验过程如下：将总量20mL的致病菌菌液和适量 + ． Yb3+共掺纳米nD2光催化剂加入烧杯中，控制细菌最终浓度为 1