通过沉淀法、微波法和水热法合成的TiO2纳米颗粒在光催化和抗菌性能方面的比较

《Energy & Environment》：Comparative photocatalytic and antibacterial performance of TiO2 nanoparticles synthesized by precipitation, microwave and hydrothermal methods

　　

摘要

纺织和印刷行业广泛使用合成染料，如果这些染料的废水直接排放到水体中，会严重污染环境。基于金属氧化物的光催化染料降解方法可以有效分解合成染料污染物的复杂结构。二氧化钛（TiO?）纳米颗粒（NPs）因其优异的化学稳定性、无毒性和低成本而成为常用的光催化剂。除了染料污染外，细菌等病原体也对人类构成了重大的环境威胁。在这项研究中，采用了三种不同的化学合成方法（沉淀法、微波法和水热法）来制备二氧化钛纳米颗粒。系统地研究了合成方法对制备的二氧化钛纳米颗粒的光催化性能和抗菌性能的影响。通过先进的物理化学技术对合成得到的二氧化钛纳米颗粒进行了表征。XRD图谱显示，所有三种方法制备的二氧化钛纳米颗粒都属于四方结构的锐钛矿相，其带隙能量为2.89电子伏特。通过测试10 ppm亚甲蓝（MB）染料的褪色效果来评估其在太阳光和紫外光下的光催化效率。结果表明，水热法制备的二氧化钛纳米颗粒在太阳光照射180分钟后的褪色效率最高，达到了95.4%。在水热法制备的二氧化钛纳米颗粒中，光催化速率常数（k）为0.99467 min?1，高于微波法（k = 0.99059 min?1）和沉淀法（k = 0.97921 min?1）制备的样品。此外，还利用纸片扩散法测定了二氧化钛纳米颗粒对肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae）和肺炎链球菌（Streptococcus pneumoniae）的抗菌效果。与沉淀法和微波法制备的样品相比，水热法制备的二氧化钛纳米颗粒对革兰氏阴性菌肺炎克雷伯菌的抑制圈最大（25 mm），对革兰氏阳性菌肺炎链球菌的抑制圈也最大（21 mm）。目前的研究结果表明，这些制备的二氧化钛纳米颗粒具有良好的光催化和抗菌应用潜力。

图形摘要

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