具有固定Ti:Zn摩尔比的Ti掺杂ZnO薄膜的抗菌性能

《International Journal of Applied Ceramic Technology》：Antimicrobial performance of Ti-doped ZnO thin films with a fixed Ti:Zn molar ratio

Ti掺杂ZnO薄膜通过溶胶-凝胶旋涂法制备，XRD和SEM显示其具有六方纤锌矿结构及均匀纳米晶分布，拉曼光谱表明Ti掺杂导致晶格变形和带隙缩减至3.17 eV。UV-Vis证实可见光高透 (>95%) 和紫外吸收强，抗菌测试显示对Acinetobacter baumannii抑制率达99.96%，但对S. aureus效果较差。

　　

摘要

通过溶胶-凝胶浸涂法制备了掺钛的ZnO薄膜，其Ti:Zn的摩尔比为0.2:1，以研究其结构、光学和抗菌性能。X射线衍射分析证实了薄膜具有六方纤锌矿结构的（002）优先取向，而扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）观察到了颗粒分布均匀的致密纳米结构。拉曼光谱显示了与晶体质量相关的特征E₂（高）模式，以及A₁（纵向光学）和2LA模式的红移，表明Ti的掺入导致了晶格变形。使用棱镜耦合器测量得到的薄膜厚度约为1 μm，折射率为1.96。通过光学数据估计孔隙率为13.4%，而基于SEM的ImageJ分析得到的孔隙率为14.8%。紫外-可见（UV-Vis）光谱显示薄膜在可见光范围内具有高透明度（>95%）和强紫外线吸收能力，同时光带隙减小至3.17 eV，这可能是由于缺陷形成和晶格应变所致。抗菌活性测试表明，在紫外线照射后，鲍曼不动杆菌的杀灭率可达到99.96%，对其他菌株（包括副丝孢酵母（96.8%）和粪肠球菌（83%）也表现出显著的抗菌效果。尽管金黄色葡萄球菌的敏感性较低（约43%），但总体结果表明，掺钛的ZnO薄膜是具有高光学质量和有效抗菌表面的多功能应用的有希望的候选材料。