Ce及Zn共掺杂纳米TiO2协同抗菌效应_王昱征_薛向欣_杨_合_栾_澈

文章编号:1001-9731(2013)23-0001-04

C e 及Z n 共掺杂纳米T i O 2协同抗菌效应

?

王昱征,薛向欣,杨一合,栾一澈

(东北大学材料与冶金学院,辽宁沈阳110819

)摘一要:一采用溶胶-凝胶法对T i O 2进行C e 及Z n 单一和共掺杂改性三以金葡萄球菌二大肠杆菌和白念珠菌为菌种,研究组分对材料的可见光抗菌活性影响三运用X 射线衍射(X R D )二透射电子显微镜(T E M )二比表面仪(B E T )二傅里叶变换红外光谱(F T -I R )和紫外-

可见漫反射光谱(U V -V i s -D R S )等测试手段对样品的结构进行表征三实验结果表明,掺杂改性抗菌剂中适量C e 组分的作用,在于通过抑制抗菌剂的晶粒长大和拓展光响应范围等方面,增进抗菌剂的光催化性能三掺杂抗菌剂中适量Z n 组分的作用在于提高材料的光催化抗菌性能三锌铈共掺杂T i O 2纳米材料表现出良好的协同抗菌效果,协同效应因子(S E F )>0三关键词:一抗菌性能;协同作用;Z n 掺杂;C e 掺杂中图分类号:一T B 383

文献标识码:A

D O I :10.3969/j

.i s s n .1001-9731.2013.23.0051一引一言

随着人们生活水平的提高和环保二健康意识的加

强,各种抗菌材料应运而生[1,2]

三众所周知,相比其它

金属离子,银离子具有广谱抗菌性和安全性三然而A g 离子成本较高且易变色,因此将其应用在抗菌领域受

到限制[3]

三Z n 离子具有一定的抗菌效果,且成本低二毒性小二颜色稳定[4,5]

三稀土离子由于高安全性和广谱抗菌活性,在医药领域用于抗菌剂已经很长时间了[

6]

三纳米T i O 2是一种很好的光催化抗菌材料,

活性高二稳定性好,对人体无害二成本低,受到人们广泛重视三T i O 2吸收紫外线照射而产生大量电子-空穴对三这些光生电子和空穴具有超强的氧化还原能力,可以杀死多种细菌病毒,具有抗菌广泛二耐热性好二抗菌效

果优异等特点[7

]三然而,纯T i O 2的禁带宽度为3

.2e V ,只能吸收小于387n m 的紫外光三因此,

通过掺杂T i O 2将其光响应范围拓展到可见光区以提高其量子效率三在掺杂T i O 2的方法中研究较多的是金属和非

金属掺杂三非金属掺杂主要有C [8]

二N [9]和S [1

0]等三金属离子掺杂,如C u 2+[11]\F e

3+[12]

等也有广泛的研究三近年来,广大研究者又将研究方向转向离子共掺杂

T i O 2光催化剂已不断得到开发三黄等

[13

]研究了铁氮共掺杂T i O 2粉末,结果表明,N 掺杂进入T i O 2晶格

取代O ,形成T i -N 结构,减小T i O 2的带隙,使T i O 2

在可见光区具备了光催化性能;适量的铁掺杂降低了电子和空穴的复合几率,提高了光催化效率三

本文中采用溶胶-凝胶法制备C e /T i O 2二Z n /T i O 2

及C e /Z n /T i O 2纳米抗菌材料三考察C

e 二Z n 单组分对T i O 2材料晶体结构二光响应范围及协同抗菌活性的影响三

2一实一验

2.1一粉体制备

纯T i O 2二C e 二Z n 单一及共掺杂T i O 2采用溶胶

-凝胶法合成三具体步骤简述为:以钛酸四丁酯为前驱体,将其缓慢滴加到无水乙醇溶液中,充分搅拌,记为溶液

A ;

另将适量无水乙醇和冰醋酸二去离子水及表面活性剂混合均匀,用酸调节p H 值为3.0,记为溶液B 三将A 溶液剧烈搅拌下逐滴滴加到B 溶液中形成均匀透明

溶胶,室温下陈化,80?空气气氛下干燥三干凝胶研磨

后以4?/m i n ,程序升温至600?恒温焙烧2h 三制备过程中各物质的总体积比为V (钛酸四丁酯)?V (乙醇)?V (水)?V (冰醋酸)=5?35?5?2三单一及共掺杂抗菌剂制备过程与上述类似,在B 溶中加入所需量的硝酸亚铈和硝酸锌分别作为C e 源和Z n 源三2.2一粉体表征

X 射线粉末衍射仪(X R D ,S h i m a d z u ,C u 靶,K α线)测定所有材料的晶体结构;透射电子显微镜(T E M ,J E O L ,J E M -1200E X ,

日本)对样品形貌进行分析;采用T E M 上附带的能量色散谱(E D S )分析样品元素组成;等温氮气吸附-脱附分析(Q u a n t a c h r o m e

N O V A1200e ,美国)测得所有材料的比表面积;抗菌剂的组成用N i c o l e t -380型傅里叶变换红外光谱仪(F T -I R )(美国T h e r m on i c o l e t )测定三样品吸光度分析在日本岛津公司的U V -2550型U V -V i s 分光光度计上测定三

2.3一Z n 和C e 离子的释放

将0.1g 纳米材料加入到25m L 去离子水中,将其放到磁力搅拌器中恒温搅拌2h 三离心分离,

吸取上层1

王昱征等:C e 及Z n 共掺杂纳米T i O 2协同抗菌效应

?

基金项目:国家自然科学基金重大资助项目(51090384

)收到初稿日期:2013-03-08收到修改稿日期:2013-07-06

通讯作者:薛向欣作者简介:王昱征一(1983-)

,女,辽宁盖州人,博士,师承薛向欣教授,从事纳米抗菌材料研究三网络出版时间：2013-11-22 10:22网络出版地址：https://www.360docs.net/doc/3b15936392.html,/kcms/detail/50.1099.TH.20131122.1022.020.html

清液用于光谱分析三Z n 和C e 离子采用原子吸收光谱法(A A S

)分析三2.4一抗菌实验

按中华人民共和国卫生部2006年消毒技术规范,采用震荡烧瓶法将材料与适当浓度菌体在液体中通过快速长时间震荡,增加微生物与抗菌材料的接触以显示其抗菌作用三将加有抗菌样品的稀释菌液于人工气候箱内,恒温37?振荡,分别震荡2二30二60二90和120m i n

三分别取相应震荡时间的震荡样液,对样液作

活菌培养计数三计算抗菌样品的抑菌率[14

]三抑菌率的式(1

):R =C 0-C

C 0

?1

00(1)一一式中,C 0为试管中微生物的菌落数(

无菌生理盐水没有样品),C 是含有抗菌剂的试管中微生物的菌落数,R 为抑菌率三

3一结果与讨论

3.1一X R D 分析

图1为纯T i O 2,Z n /T i O 2二C e /T i O 2及Z

n /C e /T i O 2的X R D 谱图三纯T i O 2样品在(101)二(004)和(002)等晶面出现的衍射峰与J C P D S 卡N o .01-084-

1285一致,表明产物为锐钛矿型T i O 2三Z n /C e /T i O 2二

Z n /T i O 2和C e /T i O 2主要晶相及含量列于表1中三从图1和表1分析结果可以看出,Z n 和C e 组分的掺

杂主要以Z n T i O 3和C e O 2的形式存在于T i O 2中三Z n /C e /T i O 2在600?焙烧后,金红石相T i O 2出现三表明Z n 和C e 的共掺杂促进了T i O 2晶型的转变三表1同时列出了单一及共掺杂样品的晶粒尺寸二晶胞参数及表面积参数三

一一一

图1一抗菌剂的X R D 谱图F i g 1X R D p a t t e r no f c a t a l y s t s 表1一材料基本特性参数

T a b l e 1B a s i c c h a r a c t e r i s t i c p a r a m e t e r s o f t h em a t e r i a l s

样品

B E T X R D 检测分析

物相组成及含量

晶粒尺寸(n m )晶胞参数

a (

b )(n m )

c (n m )

V (n m

3

)纯T i O 2

47.544

A a

(100%)

20

0.37799

0.95057

0.13581

Z n /T i O 220.517A a (62%)Z n T i O 3(38%)220.378040.964830.13789C e /T i O 265.512A a (97%)C e O 2(

3%)130.378750.989690.14197Z n -C e /T i O 248.678

A a (64%)R a (9%)C e O 2(8%)Z n T i O 3(19%)

27

0.37847

0.948020.13579

一一注:a 为锐钛矿(A ),金红石(R )

三一一从表1可以看出,C e 的存在使T i O 2晶粒尺寸减

小及比表面积增加,表明C e 能够抑制T i O 2晶粒长大,增大样品表面积三另一方面,C e 的掺杂使T i O 2的体积膨胀,可能预示有少量C e 离子进入T i O 2晶格导致晶胞膨胀三文献[15]指出,由于C e 3+

二C e 4+

的半径分

别为0.103二0.093n m ,相比于T i 4+

的0.068n m 均较

大,掺杂的C e 离子应较难进入T i O 2晶格三因此,

本文推测,掺杂的多数C e 组分可能以氧化物的形态高度分散于T i O 2表面,少量C e 离子进入T i O 2晶格导致晶胞膨胀三Z n 的掺杂对T i O 2的晶粒尺寸二晶胞参数影响不大三

为了进一步了解Z n 二C e 含量与抗菌活性的关系,

用原子吸收光谱法测定了从材料中释放的Z n 二C e 离子含量列于表2三从表2可知,与Z n /C e /T i O 2相比,

单独掺杂的Z n /T i O 2和C e /T i O 2中Z n 二C e 的离子释放量均有所减少三

3.2一T E M 和E D S 分析

Z n /C e /T i O 2纳米材料的T E M 形貌示于图2(a )三由图2(a )可知,Z n 和C e 共掺杂T i O 2材料的晶粒呈圆

形颗粒且分散不是十分均匀,有些晶粒已经局部聚集三用T E M 配制的能谱仪(E D S )对抗菌剂进行微区成分分析,分析结果见图2(b )三从图2(b )中可以看出,Z n

/C e /T i O 2含有T

i 二O 二Z n 和C e 4种元素,表明Z n 和C e 元素掺杂到T i O 2粉体中,分散良好三表2一释放溶液的离子含量

T a b l e 2T h e i o n s c o n t e n t f o r m m a t e r i a l s r e l e a s e ds o -l u t i o n

样品A A S -检测分析(m g /L )Z n

C e

Z n /C e /T i O 2

96.4

0.12

Z n /T i O 257.6-C e /T i O 2

-<0.013.3一红外光谱分析

为进一步分析材料的组分,对材料进行了红外光谱分析三Z n /T i O 2二C e /T i O 2及Z n /C e /T i O 2纳米材料

的红外光谱如图3所示三在3000~2900c m -1处有两

个较尖锐二狭窄的C H 伸缩振动峰[

16

]三C-O-C 键2

2013年第23期(44

)卷

的伸缩振动在1110c m-1附近[17];1400c m-1处对应的是N O-3伸缩振动峰三在500c m-1处的宽谱带是T i O2晶体中T i O键的伸缩振动峰三3400和1650c m-1处出现的峰为水中O-H的伸缩振动峰三与纯T i O2谱峰相比,经过单掺杂及共掺杂T i O2的羟基峰变强,表明掺杂改善了样品的表面状态,有利于产生更多的表面羟基三在光催化反应中,材料的表面羟基数越多,越有利于产生更多的氢氧自由基和提高光催化反应活性三但在图谱中并没有观察到C e和Z n的伸缩振动峰三

图2一抗菌剂的T E M及E D S谱图

F i g2T E Ma n dE D So f c a t a l y s t s

图3一材料的红外光谱图

F i g3T h eF T-I Rs p e c t r ao fm a t e r i a l s

3.4一紫外-可见漫反射光谱分析

紫外-可见吸收光谱可以反映样品对不同波长的光的吸收情况三图4是纯T i O2二Z n/T i O2二C e/T i O2及Z n/C e/T i O2纳米材料的紫外-可见漫反射吸收光谱图三由图4可观察到纯T i O2和Z n/T i O2吸收边稍许红移且在大于400n m可见光区有微弱吸收三相比于纯T i O2二C e单掺杂T i O2及C e二Z n共掺杂T i O2在可见光区的光吸收明显增强三分别做它们的吸收曲线的切线与x轴相交得样品的光吸收边,即光吸收阈值λg,然后根据带隙能(e V)式(2)算出各催化剂的带隙能λg:

E g=1240λ

g

(2)一一纯T i O2,二Z n/T i O2二C e/T i O2及Z n/C e/T i O2材料的带隙能分别为3.20二2.98二2.70和2.89e V三

图4一材料的紫外-可见漫反射光谱

F i g4U V-V i s d i f f u s e r e f l e c t i o n s p e c t r a f o rm a t e r i a l s 一一从图4可以看出,锌和铈单独掺杂T i O2或共掺杂都使T i O2的吸收边向长波方向移动三但C e的掺入显著提高T i O2向长波方向移动,使光催化活性提高三这可归因于C e掺杂在T i O2能隙中引入了C e4f杂质能级,即T i O2的价带与C e的4f电层间发生了迁移,生成捕获能级,降低了禁带宽度,从而增加C e-T i O2对可见光的吸收三Z n/T i O2材料带隙能减小可能是由于Z n掺杂后Z n T i O3相的出现三文献[18]指出将Z n-T i O3和T i O2复合使其吸收边略有所红移,对可见光区的吸收增强三认为材料光吸收范围的拓宽和可见光吸收的增强与T i O2导带的宽化二T i O2的能带结构中新能级(Z n2+的价d轨道能级)的引入和氧空位均有关三

3.5一C e、Z n单掺杂及共掺杂T i O2抗菌性能

用协同效应因子(s y n e r g i s t i c e f f e c t f a c t o r, S E F)[19]来评价Z n二C e与T i O2之间的协同效应三S E F 的计算公式为:

S E F=ηZ n-C e-ηZ n-ηC e(3)一一式中,ηZ n-C e为Z n二C e共掺杂T i O2的杀菌率;ηZ n 为Z n单掺杂T i O2的杀菌率;ηC e为C e单掺杂T i O2的杀菌率(由于T i O2在可见光激发下没有抗菌性,此公式不考虑T i O2抗菌协同作用)三若S E F>0,则体系具有协同效应,且S E F越大,协同效应越明显;S E F ?0,则体系不具有协同效应三

图5(a)二(b)和(c)分别为以白念球菌二金葡萄球菌和大肠杆菌为实验菌种,体系中抗菌率随时间的变化,图5(d)是3种菌种在不同时间的抗菌率并由式(3)计算出S E F随时间的变化关系图三从图5(d)可以看出, Z n/C e/T i O2体系中存在协同效应三整个实验过程中Z n/C e/T i O2的杀菌率始终高于Z n二C e单掺杂T i O2的杀菌率三反应时间0~60m i n时S E F迅速增大,而大于60m i n后S E F逐渐减小三这是因为,在反应初期阶段,Z n/C e/T i O2纳米材料的杀菌率已达到90%以

3

王昱征等:C e及Z n共掺杂纳米T i O2协同抗菌效应

上,而Z n /T i O 2和C e /T i O 2纳米材料的抗菌效果仍不

明显三60m i n 之后,Z n /T i O 2和C e /T i O 2纳米材料开始表现出抗菌效果,随着抗菌作用时间增长,抗菌效果越明显,因此S E F 逐渐减小三然而,在作用时间为90

m i n 时,C e /T i O 2纳米材料的杀菌率达到最大;

随着抗菌时间再增加,其抗菌效果便弱三这可能是由于C e

/T i O 2纳米材料杀菌效果较弱,

杀菌过程中并没有完全杀死细菌,随着时间的增长,有些细菌又再次复活三

图5一材料的协同抗菌作用

F i g 5A n a l y s i s o f s y n e r g

i s t i c a n t i b a c t e r i a l e f f e c t 一一从X R D 和D R S 分析结果可以看出,C e 组分的掺入使T i O 2的晶粒减小,

比表面积增大,光响应范围增大三这可能是因为体系共存C e 4+/C e 3+

氧化-还原偶对,C e 4+可有效捕获光生电子同时C e 3+

可捕获光生空穴,从而有效抑制电子-空穴对的复合,由C e 4+/C e

3+

捕获的电子能够迁移至催化剂表面吸附氧,衍生各类

活性自由基团,促进表面吸附的有机物的氧化降解[

7

]三Z n /T i O 2材料中含有38%的Z n T i O 3三Z n T i O 3具有

光催化活性三Z n /C e /T i O 2材料中,Z n 和C e 的共掺杂促进了金红石相(大约9%)的生成三混合晶体有助于光催化反应的进行三另一方面,根据文献所述,稀土掺杂纳米T i O 2具

有良好的抗菌效果

[20]

,但本文中C e 掺杂T i O 2纳米材

料粉体粒径最小及对可见光吸收效果最佳,但抗菌效果并不理想三说明掺杂T i O 2纳米材料的抗菌性能并不是仅仅由光催化抗菌引起的三根据A A S 分析结果,

与Z n /C e /T i O 2相比,单独掺杂的Z n /T i O 2和C

e /T i O 2中Z

n 二C e 的离子释放量均有所减少三这表明,锌铈共掺杂T i O 2促进了Z

n 二C e 离子的溶出三由于Z n 二C e 离子本身具有杀菌作用,

它们渗透细菌细胞壁并抑制酶活性导致细菌死亡三文献[21]指出Z n 和C e 离子均表现出抗菌性能,但是它们可能对微生物攻击的目标不同三当微生物同时接触Z n 和C e 离子时,细胞膜上的不同位置受到攻击,导致更有效地损伤[

21

]三因此Z n /C e /T i O 2材料的抗菌性能大大提高三Z

n 二C e 共掺杂T i O 2纳米材料抗菌协同因子(S E F )>0,Z n 和C e 具有显著的协同杀菌效应三Z n /C e /T i O 2超强的抗菌

活性主要是由于C e 及Z n 掺杂T i O 2引起的光催化效应及Z n 和C e 离子本身杀菌活性引起的三4一结一论

利用溶胶-凝胶法制备Z n 二C e 单掺杂及共掺杂

T i O 2制备纳米抗菌材料三Z n 二C e 组分分别以Z n T i O 3

和C e O 2形式存在于样品表面三Z n 二C e 共掺杂T i O 2

的抗菌体系中,其协调效应因子>0,说明Z n 二C e 之间存在显著的协同效应三其抗菌机制主要由于C e O 2及

Z n T i O 3掺杂纳米T i O 2引起的光催化效应及Z

n 2+

掺杂提高了材料的抗菌性能三

参考文献:

[1]一X u eX i a n g x i n ,W a n g Y u z h e n g ,Y a n g H e .P r e p

a r a t i o na n d c h a r a c t e r i z a t i o n o f

b o r o n -d o p

e d t i t a n i a n a n o -m a t e r i a l s w i t ha n t i b a c t e r i a l a c t i v i t y [J ].A p p

l i e dS u r f a c eS c i e n c e ,2013,264(1):94-99.[2]一W a n g Y u z h e n g ,X u eX i a n g x i n ,Y a n g H e .P r e p

a r a t i o na n d c h a r a c t e r i z a t i o no f z i n ca n dc e r i u mc o -d o p

e dt i t a n i an a n o -m a t e r i a l sw i t ha n t i b a c t e r i a l a c t i v i t y [J ].J o u r n a l o

f I n o r -g

a n i cM a t e r i a l s ,2013,28(1):117-122.[3]一M a iL i x i a n g ,W a n g D a w e i ,Z h a n g S h e n g ,e t a l .S y n t h e s i s a n d

b a

c t e r i c i

d a la b i l i t y o f A g /T i O 2c

o m p o s i t ef i l m sd e -p o s i t e do nt i t a n i u m p l a r e [J ].A p p l i e dS u r f a c eS c i e n c e ,2010,257(3):974-978.[4]一L iR u i x i n g ,Y a b eS ,Y a m a s h i t a M ,e ta l .U V -s h i e l d i n g

p r o p e r t i e so f z i n co x i d e -d o p

e dc e r i a

f i n e p o w d e r sd e r i v e d v i a s o f t s o l u t i o n c h e m i c a l r o u t e s [J ].M a t e r i a l sC h e m i s t r y

a n dP h y

s i c s ,2002,75(1/3):39-44.4

2013年第23期(44

)卷

[5]一H uH ,Z h a n g W ,Q i a oY ,e t a l .A n t i b a c t e r i a l a c t i v i t y a

n d i n c r e a s e db o n em a r r o ws t e mc e l l f u n c t i o n so fZ n -i n c o r p

o -r a t e dT i O 2c o a t i n g s o n t i t a n i u m [J ].A c t aB i o m a t e r i a l i a ,2012,8(2):904-915.[6]一H eQ i z h u a n g ,Y a n g J i n g

,M i n H u i ,e ta l .S t u d i e so nt h e s p e c t r a a n da n t i b a c t e r i a l p r o p

e r t i e s o

f r a r e e a r t hd i n u c l e a r c o m p l e x e s w i t h L -p h e n y l a l a n i n e a n d O -p

h e n a n t h r o l i n e [J ].M a t e r i a l sL e t t e r s ,2006,60(3):317-320.

[7]一孙丰波,余一雁,江泽慧,等.竹材的纳米T i O 2改性及抗

菌防霉性能研究[J ].光谱学与光谱分析,2010,30(4):1056-1060.

[8]一叶一勤,

吴一奎,阮广富.反应溅射掺碳二氧化钛(T i O 2-x C x )薄膜可见光激发的亲水性和光催化特性研究[J ].功能材料,2006,37(10):1572-1574.[9]一周文芳,

朱忠其,张一瑾,等.微波化学法合成可见光响应氮掺杂纳米T i O 2光催化剂[J ].功能材料,2009,40(2)

:212-215.

[10]一周武艺,曹庆云,唐绍裘,等.硫掺杂纳米T i O 2的掺杂

机理及可见光催化活性的研究[J ].无机材料学报,2006,21(4):776-782.

[11]一颜一欣,刘中清,李丹丹,等.铜掺杂T i O 2纳米管阵列

的制备与光催化还原性能[J ].功能材料,2010,41(7):1278-1281.

[12]一柳清菊,吴兴惠,刘一强,等.T i O 2/F e 2O 3复合光催化超

亲水性薄膜的研究[J ].功能材料,2003,34(2):224-228.

[13]一黄东升,

陈朝凤,李玉花,等.铁二氮共掺杂二氧化钛粉末的制备及光催化活性[J ].无机化学学报,2007,23(4)

:738-742.

[14]一薛向欣,

王一辉,杨一合,等.热处理时间对钒掺杂钛高炉渣材料性能的影响[J ].东北大学学报:自然科学版,2010,31(1):84-87.

[15]一吴俊明,王亚平,杨汉培,等.C e 及N 共掺杂改性T i O 2

光催化性能及C e 组分的作用[J ].无机化学学报,2010,26(2):203-210.

[16]一N iW e i s h u a n g ,W uS o n g p i n g

,R e n Q u n .S i l a n i z e dT i O 2n a n o p a r t i c l e sa n dt h e i ra p p l i c a t i o ni nt o n e ra sc h a r g

e c o n t r o la g e n t s :p r e p

a r a t i o n a n d c h a r a c t e r i z a t i o n [J ].C h e m i c a l E n g i n e e r i n g J

o u r n a l ,2013,214(1):272-277.[17]一T i j i n g LD ,R u e l oM T ,A m a r j a r g

a lA ,e t a l .A n t i

b a

c t e r i -a la n da u p e r h y

d r o p h i l i c

e l e c t r o s p u n p o l y

u r e t h a n en a n o -c o m p o s i t e f i b e r s c o n t a i n i n g t o u r m a l i n e n a n o p

a r t i c l e s [J ].C h e m i c a lE n g i n e e r i n g J

o u r n a l ,2012,197(15):41-48.

[18]一田一泽,郑一焘,朱平武,等.太阳光活性的Z n T i O 3

/T i O 2纳米复合催化材料的制备及其表征[

J ].无机化学学报,2012,28(2):269-274.

[19]一雷雪飞,薛向欣.C r (Ⅵ)-乙酸复合体系中硫酸盐掺杂的含钛高炉渣光催化还原C r (Ⅵ[J ].过程工程学报,2008,8(5):901-907.

[20]一闫加磊,孙一妍,石一亮,等.羧甲基壳聚糖/C e

3+

掺杂T i O 2复合抗菌材料的研究[

J ].功能材料,2011,42(11):2060-2063.

[21]一Y a n g Y u n h u a ,D a iG u a n g j

i a n ,T a nS h a o z a o ,e t a l .S t r u c -t u r e a n d s y n e r g

e t i c a n t i b a c t e r i a l e

f f e c t o f z i n c a n d c e r i u m c a r r i e d s o d i u mz i r c o n i u m p h o s p h a t e s [J ].J o u r n a l o f r a r e e a r t h s ,2011,29(4):308-312.

S y n e r g i s t i c e f f e c t o fC e a n dZ n c o -d o p e d o na n t i b a c t e r i a l a c t i v i t y o

fT i O 2WA N G Y u -z h e n g ,X U EX i a n g

-x i n ,Y A N G H e ,L U A NC h e (S c h o o l o fM a t e r i a l s&M e t a l l u r g y ,N o r t h e a s t e r nU n i v e r s i t y ,S h e n y a n g 1

10819,C h i n a )A b s t r a c t :C e a n d /o rZ nd o p e dT i O 2n

a n o -m a t e r i a l sw e r e p r e p a r e d

b y s o l -g e l .T h e a n t i b a

c t e r i a l a c t i v i t y o f t h e a s -p r e p a r e dm a t e r i a l s u n

d

e r v i s i b l e l i g h t i r r a d i a t i o nw a s e v a l u a t e d o n c a n d i d a a l b i c a n s ,e s c h e r i c h i a c o l i a n d s t a p h y

-l o c o c c u s .X -r a y d i f f r a c t i o n (X R D ),t r a n s m i s s i o n e l e c t r o nm i c r o s c o p y (T E M ),B r u n a u e r -E mm e t t -T e l l e r s u r f a c e a r e a (B E T )a n a l y s i s ,F o u r i e r t r a n s f o r mi n f r a r e ds p e c t r o s c o p y (F T -I R )a n dU V -V i sd i f f u s e r e f l e c t a n c e s p e c t r a (D R S )m e t h o d sw e r ee m p l o y e dt oc h a r a c t e r i z e t h ea s -p r e p

a r e d m a t e r i a l s .I th a s

b e e ns h o w nt h a t t h er o l eo f p r o p e r a m o u n t o fC e i nd o p e d m a t e r i a l s p l a y e da s t o i n h i b i t g r a i n g r o w t ha n de x t e n d t h e l i g h t r e s p

o n s e t o t h e v i s i b l e r e g i o nh a v e a f a v o r a b l e e f f e c t o n t h e p h o t o c a t a l y s i s .T h e r o l e o f p r o p e r a m o u n t o f Z n i nd o p e dm a t e r i a l s p l a y e d a s t o e n h a n c e t h e p h o t o c a t a l y t i c a n t i b a c t e r i a l a c t i v i t y o f a s -p r e p a r e dm a t e r i a l s .Z i n c a n d c e r i u mc o -d o p e d T i O 2n

a n o -m a t e r i a l s e x h i

b i t s i g n i f i

c a n t s y n e r g i s t i c a n t i b a c t e r i a l e f f e c t a n

d t h

e s y n e r g i s t i c e

f f e c t f a c t o rw a s

g r e a -t e r t

h a n0.

K e y w o r d s :a n t i b a c t e r i a l a c t i v i t y ;s y n e r g i s t i c e f f e c t ;z i n c d o p e d ;c e r i u md o p

e d 5

王昱征等:C e 及Z n 共掺杂纳米T i O 2协同抗菌效应

62013年第23期(44)卷