新型纳米复合材料介孔m-TiO₂/Ag对大肠杆菌和铜绿假单胞菌生长、抑制作用（三）
2.3 FT-IR分析
图3为m-TiO2及m-TiO2/Ag-0.5的FT-IR谱图。由图可知，500~800 cm⁻¹处强吸收峰对应Ti-O伸缩振动峰，3458 cm⁻¹处宽峰和1635 cm⁻¹处吸收峰分别为催化剂表面吸附的水分子和羟基的伸缩振动峰和弯曲振动峰，两条曲线在987 cm⁻¹处的吸收峰应该为Ti-O-Ti的伸缩振动。m-TiO2/Ag与m-TiO2的FT-IR在峰位上没有明显区别，表明用Ag修饰不影响m-TiO2的结构。
2.4光催化性能测试
根据郎伯-比尔定律计算染料浓度。降解率常数按式(1)计算。
式中，η为染料的降解率，%；C₀为催化剂对染料吸附-脱附平衡后的初始浓度，mg/L；A₀为开始光照前染料溶液的吸光度；Aₜ为光照开始后不同时间段的染料溶液的吸光度。
m-TiO₂及m-TiO₂/Ag复合材料的可见光光催化降解曲线和降解动力学曲线见图4。由图4(a)可见，没有催化剂时，MB基本不降解；而在自然光下80 min后，由于MB溶液在光照射下自光敏化的结果，其略有降解。随着催化剂的加入，MB降解率增大。其活性大小顺序为m-TiO₂/Ag-1.0>m-TiO₂/Ag-0.5>m-TiO₂/Ag-0.1>m-TiO₂。可见不同浓度的Ag负载均可增强m-TiO₂的光催化活性，使MB的光催化降解效果远远优于纯m-TiO₂，因此纳米银的添加可有效减少光生电子和空穴的复合，提高TiO₂的光催化性能。
图4(b)为不同浓度m-TiO₂及m-TiO₂/Ag降解MB的动力学关系，实验发现不同样品ln(C₀/C)与降解时间都有较好的线性关系。说明催化降解MB的反应为一级反应，其速率方程可表示为ln(C₀/C)=kt，其中k为一级反应速率常数，t为反应时间，C₀和Cₜ分别代表反应时间为0和t时溶液的浓度。
从捕获实验可以发现，当加入空穴捕获剂(NaI)时，m-TiO₂/Ag可见光降解MB的催化活性几乎没有减弱，仅从93%减小到92%，降幅为1%；加入超氧化物捕获剂(BQ)时，m-TiO₂/Ag可见光降解MB的催化活性只有小幅度降低，降至68%，降幅为25%；而当加入自由基捕获剂(IPA)时，m-TiO₂/Ag的光催化能力大幅度降低至37%，降幅56%。因此，自由基和超氧化物是可见光照射下m-TiO₂/Ag光催化体系中的主要反应物种。
2.5抗菌效果测试
2.5.1生长曲线分析
m-TiO₂/Ag抗菌效果见图5。由图可知，大肠杆菌和铜绿假单胞菌在12 h内的生长曲线与培养液中纳米银的浓度呈显著负相关，银离子对两者的抑制作用均随着银含量的增加而逐渐增强。初始阶段，银离子的释放量较大，可快速高效杀灭细菌，当银离子释放达到平衡后，进入缓慢释放阶段，仍能维持长久的抗菌性。当培养液中没有银溶液存在时，所有菌种均呈现快速指数增长趋势。当培养液中添加了不同浓度的纳米银溶液，细菌生长相比空白对照样出现不同程度的延迟。
对于大肠杆菌和铜绿假单胞菌，当银离子浓度为2.8 mg/L时抑菌剂均可在12 h内抑制其生长；而铜绿假单胞菌在银离子浓度为1.4 mg/L作用下前7 h内可抑制其生长，大肠杆菌则不能被抑制。由此可见，对铜绿假单胞菌的抗菌效果明显优于大肠杆菌。其抗菌效果主要取决于溶液中释放的银离子浓度，在载银量较低的情况下，释放到溶液的银离子较少，抗菌效果稍弱。反之，抗菌效果增强。
表1为纳米银对大肠杆菌和铜绿假单胞菌的MIC值。由表1可见，铜绿假单胞菌的MIC值明显低于大肠杆菌，说明复合材料对铜绿假单胞菌有更强的抗菌性。
表1 m-TiO₂/Ag对大肠杆菌和铜绿假单胞菌的MIC值
2.5.2抑菌环
m-TiO₂/Ag-0.5对大肠杆菌和铜绿假单胞菌抑菌环的影响见图6。由图可见，m-TiO₂/Ag溶液在大肠杆菌平板和铜绿假单胞菌平板上均有明显抑菌环出现，浓度越高抑菌环越宽，抑菌效果越明显，银离子对前者的抑菌环要略小于后者，说明纳米银对铜绿假单胞菌具有更强的杀菌能力。
综上，MIC值、CFU计数及抑菌环实验均表明m-TiO₂/Ag对菌的抑制作用与活菌数和银浓度有直接关系，并且对铜绿假单胞菌有更好的杀菌作用。
3结论
(1)以十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为模板运用醇热法可成功制备出来m-TiO₂，借助光还原法可制备出m-TiO₂/Ag复合材料，且银离子的负载没有影响它的晶型。
(2)m-TiO₂载银后，可见光光催化性能显著提高，在实验条件下，随着银离子负载量的增大，可见光光催化效率增强，且自由基和超氧化物是此光催化体系中的主要反应物种。
(3)m-TiO₂/Ag对大肠杆菌和铜绿假单胞菌的抑制作用均随着银含量的增大而逐渐增大，且实验中相同浓度的银离子对铜绿假单胞菌的抗菌性更强。
相关新闻推荐
1、香芹酚对恶臭假单胞菌生长、运动能力、产胞外蛋白酶和生物被膜能力影响（二）