光触媒抗菌效果的反应机理

时间：2020-01-05作者：辽宁蓝水化学品制造有限公司浏览：652

光触媒二氧化钛催化剂的抗菌效果具有其他抗菌剂没有的特征，这也是其带来抗菌效果的反应特征，利用光催化反应的抗菌效果不是单纯的细菌细胞失去增殖性能的抑菌效果，而可以得到伴随分解细胞的杀菌效果。
图一给出了在二氧化钛薄膜上滴下含有大肠杆菌的菌液，然后用原子力显微镜观察结果，大肠杆菌为杆菌，大约有1微米*2微米大小。向其照射大概阳光强度的紫外线光由于二氧化钛的光催化反应，大约经过90分钟后以后，99.9%的大肠杆菌被杀灭。图b大肠杆菌外观没什么变化。进一步照射时，由于二氧化钛光催化剂具有的强**物分解能力，图c大肠杆菌的尸体被分解。就是说二氧化钛光催化剂具有抗菌性效果的特征之一，在于不仅使菌非活性化，而且将菌作为**物分解，能同时获得抗菌性和自洁性效果。
用大肠杆菌的存活率变化详细调查了具有这种特征的二氧化钛光催化剂的抗菌活性，其结果如图二所示在涂覆了二氧化钛薄膜的玻璃上滴下大肠杆菌的菌液，防止在暗处及没有涂覆二氧化钛的玻璃表面的菌液，在阳光照射下大肠杆菌的存活率基本为**。于此不同，在二氧化钛薄膜上滴下的菌液，在光照时的存活率急剧下降，这一结果表明二氧化钛本身没有抗菌性，抗菌反应是通过光催化反应获得的，另外同时给出了，提高初始菌浓度时的存活率变化，二者都具有同样的存活率变化，表面反应为两步反应。
也你就是说，在开始光照的反映初期和光一直照射的反应后期菌死灭的速度常速k是不同的用于抗菌效果的评价的大肠杆菌可以分类为马豆阴性菌，已知在马豆阴性菌及酶等的光催化反应杀菌中存活率的变化为一步反应。这种反应是不是起源于细胞表层的变化呢？我们只做了缺少细胞壁和外膜的大肠杆菌球立体进行了同样的实验。
 
图3结果表面以一步反应进行，可知光照射初期，死没速度常速小的区域在大肠杆菌的细胞壁，常带来抗菌活性的活性基为光催化反应提供活性氧（·OH）及空穴这些活性基反应性高，与所有的**物以接近扩散速率的反应速率进行反应。因此，这些反应性高的活性基被细胞壁成分捕获后就不能形成大肠杆菌生存**的细胞质膜，不能使细胞质膜发生非活性化。所以光照初期在一个死灭速度常数较小的区域，细胞壁成分捕获了活性基，这也构成细胞壁成分的脂多糖及肽聚糖的浓度变化得到了支持。
这些结果表明二氧化钛薄膜的光催化反应导致大肠杆菌的杀菌过程的**阶段为细胞壁外膜部分分解，*二阶段为细胞质膜的结构变化和功能破坏。这些杀菌过程可知光催化剂的抗菌活性基础是二氧化钛催化反应的强氧化能力就是**物分解能力。这与其他抗菌剂不同，是导致抗药性菌难以产生特性的原因。
辽宁大学蓝水化学*

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