(精选)纳米二氧化钛在物体表面的抗菌作用

2024年3月15日发(作者：王明欢)

纳米二氧化钛在物体表面的抗菌作用

纳米TiO

2

问世于20世纪80年代后期，是一种有着普遍用途的无机材料。因其独特的紫外线

屏蔽、光催化作用、颜色效应等性能，在高级涂料、化妆品、废水处置、空气净化、杀菌和高效

太阳能电池等方面有着广漠的应用前景。纳米二氧化钛(TiO

2

)作为光催化半导体无机抗菌剂，具

有广谱抗菌功能，能抑制和杀灭微生物，并有除臭、防霉、消毒的作用，其本身化学性质稳固且

对人体和环境无害，光催化作用持久，因此愈来愈取得世人青睐。

纳米TiO

2

的结晶有两种晶态：即金红石型和锐钛型。通常，金红石型的二氧化钛光催化能力差，

而锐钛型的二氧化钛具有强光催化能力。锐钛型纳米TiO

2

在H

2

O、O

2

体系中发生光催化反映，产生

的羟基自由基(HO·)，能和多种细菌和臭体反映，而有效地灭菌和排除臭味，因此能够制成纳米

TiO

2

抗菌剂。纳米TiO

2

抗菌剂具有将细菌及其残骸一路杀灭清除的能力，同时还能将细菌分泌的

毒素也分解掉。而且纳米TiO

2

作为杀菌剂还具有以下几个特点：一是即效性好，如银系列抗菌剂

的成效约在24h左右发生，而纳米TiO

2

仅需1h左右；二是TiO

2

是一种半永久维持抗菌成效的抗

菌剂，不像其它抗菌剂会随着抗菌剂的溶出而成效慢慢下降；三是有专门好的平安性，与皮肤接

触无不良阻碍。

本实验采纳了四种新型的纳米TiO

2

喷液(原液、复合液1#、复合液2斡、复合液3#)喷涂在

瓷片和纸片上，并对其在瓷片和纸片应用中的杀菌成效进行了实验观看；同时咱们对涂有纳米TiO

2

喷液的部份瓷片通太高温预处置以后对其灭菌成效进行了观看实验。

1 材料与方式

菌种来源

大肠杆菌华南理工大学食物科学与工程学院实验室提供。

材料

培育基

营养肉汤培育基(g/100mL)：酪蛋白胨，牛肉浸膏，。

MR-VP培育基(g/100mL)：(月示)胨，葡萄糖，K

2

HPO

4

，pH值。

瓷片和纸片

瓷片：3cm×3cm的干净瓷片。

纸片：白度为85(%，ISO)的针叶木浆抄成定量为60g/m

2

的纸片，其中不加任何化学药品。

纳米TiO

2

：漪丽科技(深圳)提供的漪丽纳米净，黄色透明液体。

大肠杆菌菌液制备及测定方式

大肠杆菌制备

250mL三角瓶中装50mL营养肉汤培育基，接种大肠杆菌，28℃，THZ-C恒温旋转遥床振荡培

育24h。将培育出的大肠杆菌稀释10倍后备用(菌含量为14500个/mL)。

大肠杆菌检测方式

本实验采纳MR-VP法显色测定每毫升菌液中大肠杆菌MPN值。

抗菌实验

在3cm×3cm的干净瓷片和纸片上涂布的纳米TiO

2

喷液，待其干燥后放入灭菌锅灭菌，冷却

后备用。其中一部份涂布的瓷片再通过600℃高温处置，冷却后备用。取备用的大肠杆菌液涂布

在瓷片和纸片上。通过2h的光照后洗菌进行菌落培育，在36℃下培育96h。对照组样本为不加纳

米TiO

2

喷液的菌悬液。实验组和对照组样本稀释后采纳MR-VP法活菌培育计数并计算杀菌率：杀

菌率(%)=(对照组活菌浓度－实验组活菌浓度)/对照组活菌浓度×100%。

2 抗菌实验结果

大肠杆菌菌液在四种不同的纳米TiO

2

喷液样品灭菌成效如表一、二、3、4所示。该纳米TiO

2

喷液在可见光及常温下均具有很强的抗菌抑菌能力。

表1 纳米TiO

2

喷液的杀菌成效测定(瓷片)

喷液样品 96h存活菌落数/(个·mL

-1

) 杀菌率/%

原液

复合1#

复合2#

复合3#

0

262

125

319

100

±

±

±

注：瓷片空白菌落数为6250个/mL。复合1#，复合2#，复合3#为银系纳米TiO

2

复合材料；瓷片

上所涂布纳米TiO

2

的浓度均为2%。

咱们在对纳米TiO

2

喷液涂布在瓷片的实验中观看发觉，大部份纳米TiO

2

喷液样品都具有很强

的抗菌消毒的成效，纳米TiO

2

喷液对大肠杆菌杀灭率均在95%以上，其中原液的杀菌率达到了

100%，是超级好的抗菌剂，而复合的纳米喷液成效稍差，这可能是在纳米TiO

2

喷液中添加了银盐

的缘故，银盐的加入原希望提高纳米TiO

2

的抗菌成效，专门是在自然光环境中的抗菌能力。但是

银盐的加入，可能增进纳米TiO

2

的团聚，使纳米TiO

2

的在瓷片上分散均匀性降低，阻碍了纳米TiO

2

在固体表面的吸附，降低了在H

2

O、O

2

体系中发生光催化反映，短时刻的杀菌成效反而比纳米TiO

2

喷液低。

表2 纳米TiO

2

喷液的杀菌成效测定(纸片)

喷液样品 96h存活菌落数/(个·mL

-1

) 杀菌率/%

原液

复合1#

0

417

100

±

复合2#

复合3#

256

0

±

100

注：瓷片空白菌落数为6250个/mL。复合1#，2#，3#为银系纳米TiO

2

复合材料；纸片上所涂布纳

米TiO

2

的浓度均为2%。

咱们在纸片上对纳米TiO

2

喷液进行抗菌实验，结果说明这四种该纳米TiO

2

喷液在可见光及常

温下均具有很强的抗菌抑菌能力，纳米TiO

2

喷液对大肠杆菌杀灭率均在93%以上，其中原液、复

合3#的杀菌率均达到了100%，复合3#杀菌成效较比涂布在瓷片上好，结果有待进一步研究。因

此此纳米TiO

2

是超级好的杀菌、抗菌剂，能够用于纸品表面的抗菌，专门适用于高级纸质包装材

料。

为了仿照陶瓷洁具制作，所用的瓷片涂纳米TiO

2

后进行高温处置。从表3可知，涂布纳米TiO

2

以后，再经高温处置的瓷片也有超级好的杀菌成效。涂布原液、复合1#、复合2#、复合3#样品

的瓷片灭菌率均达到100%，这可能是高温处置后，银系纳米TiO

2

更好地覆盖在瓷片上，提高了抗

菌成效。由表4可知，涂稀释原液(1#，2#，3#)的瓷片灭菌率较低，可能是涂布的纳米TiO

2

的量

过少致使的，但是纳米TiO

2

的喷涂量增加，固体表面抗菌能力增加，同时高温处置可能在必然程

度上改变瓷片表面纳米TiO

2

的结晶态，阻碍光催化作用。

表3 纳米TiO

2

喷液的杀菌成效测定(瓷片)

喷液样品 96h存活菌落数/(个·mL

-1

) 杀菌率/%

原液

复合1#

复合2#

复合3#

0

0

0

0

100

100

100

100

注：样品为涂布过纳米TiO

2

后通过600℃高温处置的瓷片，瓷片空白菌落数为6250个/mL。瓷片

上所涂布原液、复合1#、2#、3#纳米TiO

2

的浓度均为2%。

表4 纳米TiO

2

喷液的杀菌成效测定(瓷片)

喷液样品 96h存活菌落数/(个·mL

-1

) 杀菌率/%

±

±

±

100

稀释原液1# 2460

稀释原液2# 1925

稀释原液3# 715

原液 0

注：样品为涂布过纳米TiO

2

后通过600℃高温处置的瓷片，瓷片空白菌落数为6250个/mL。瓷片

上所涂布原液的纳米TiO

2

的浓度为2%；稀释原液1#、稀释原液2#、稀释原液3#是涂布在瓷片上

的原液的纳米TiO

2

的浓度别离被稀释为%、%、1%。

3 讨 论

纳米TiO

2

是基于光催化反映使有机物分解而具有抗菌、抗病毒及净化成效的超细。在水和空

气体系中，在阳光尤其是紫外线的照射下，被激活产生带负电的电子(e

-

)和带正电的空穴(h

+

)发生

系列反映，形成空穴-电子对。这些空穴-电子对与其表面吸附的H

2

O或OH

-

和O

2

作用生成羟基自由

基OH·和超氧化物阴离子自由基O

2

-

。新生成的自由基具有很强的化学活性，专门是原子氧能与多

数有机物反映(氧化)，因此能有效地分解破坏空气中多种有毒气体，当碰到细菌时可直接解决细

菌的细胞壁、细胞膜或细胞内的组成成份。另外，这些活性氧类还致使DNA链中的碱基之间的磷

酸二酯键的断裂，破坏DNA双螺旋结构，从而破坏微生物细胞的DNA复制而紊乱细胞的代谢。

本实验纳米TiO

2

喷液和银盐与纳米TiO

2

复合喷液涂在固体表面，在可见光及室温下对大肠杆

菌的杀灭率超级高，其中原液样的杀菌率达到了100%。纳米TiO

2

喷液在瓷片上表现出的良好灭菌

成效说明能够把纳米TiO

2

喷液喷涂到室内的墙壁上，达到消灭和抑制细菌、净化空气的成效；纳

米TiO

2

复合喷液在瓷片上，经高温处置后具有杀菌成效，因此这种纳米材料将能够在卫生洁具的

抗菌发挥重要作用；同时咱们也做过耐洗实验，对涂布过纳米TiO

2

喷液的瓷片洗涤过1000次，

以后发觉瓷片仍有较好的杀菌成效。涂有纳米TiO

2

喷液的纸片也具有灭菌成效，由于TiO

2

本身化

学性质稳固且对人体和环境无害，因此能够将其应用于商品包装上，尤其是化妆品、食物包装上，

能有效地抑制和杀灭微生物，并有除臭、防霉、消毒的作用，避免商品由于染菌而被侵蚀。