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納米二氧化鈦光觸媒的抗菌原理
劉濤
(上海匯精亞納米新材料有限公司)
（鳳陽匯精納米新材料科技有限公司)
納米二氧化鈦在光催化作用下使細菌分解而達到抗菌效果的。由于納米二氧化鈦的電子結(jié)構(gòu)特點為一個滿 TiO2的價帶和一個空的導帶，在水和空氣的體系中，納米二氧化鈦在陽光尤其是在紫外線的照射下，當電子能量達到或超過其帶隙能時。電子就可從價帶激發(fā)到導帶，同時在價帶產(chǎn)生相應的空穴，即生成電子、空穴對，在電場的作用下，電子與空穴發(fā)生分離，遷移到粒子表面的不同位置，發(fā)生一系列反應，吸附溶解在 TiO2表面的氧俘獲電子形成O2，生成的超氧化物陰離子自由基與多數(shù)有機物反應(氧化) 。同時能與細菌內(nèi)的有機物反應，生成 CO2和 H2O；而空穴則將吸附在TiO2表面的 OH和H2O氧化成OH,OH有很強的氧化能力，攻擊有機物的不飽和鍵或抽取H原子產(chǎn)生新自由基，激發(fā)鏈式反應，最終致使細菌分解。
TiO2的殺菌作用在于它的量子尺寸效應，雖然鈦白粉(普通 TiO2)也有光催化作用，也能夠產(chǎn)生電子、空穴對，但其到達材料表面的時間在微秒級以上，極易發(fā)生復合，很難發(fā)揮抗菌效果，而達到納米級分散程度的TiO2，受光激發(fā)的電子、空穴從體內(nèi)遷移到表面。只需納秒、皮秒、甚至飛秒的時