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構特點為一個滿 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到導帶，同時在價帶產生相應的空穴，即生成電子、空穴對，在電場的作用下，電子與空穴發生分離，遷移到粒子表面的不同位置，發生一系列反應，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有機物反應(氧化) 。同時能與細菌內的有機物反應，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原子產生新自由基，激發鏈式反應，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，極易發生復合，很難發揮抗菌效果，而達到納米級分散程度的TiO2，受光激發的電子、空穴從體內遷移到表面。只需納秒、皮秒、甚至飛秒的時間，光生電子與空穴的復合則在納秒量級，能很快遷移到表面，攻擊細菌有機體，起到相應的抗菌作用。

  在紫外線作用下，以0.1mg/cm3濃度的超細TiO2可徹底地殺死惡性海拉細胞，而且隨著超氧化物歧化酶（SOD）添加量的增多，TiO2光催化殺死癌細胞的效率也提高；用TiO2光催化氧化深度處理自來水，可大大減少水中的細菌數，飲用后無致突變作用，達到安全飲用水的標準。在涂料中添加納米二氧化鈦可以制造出殺菌、防污、除臭、自潔的抗菌防污涂料，可應用于醫院病房、手術室及家庭衛生間等細菌密集、易繁殖的場所，可有效殺死大腸桿菌、黃色葡萄糖菌等有害細菌，防止感染。因此，納米二氧化鈦能凈化空氣，具有除臭功能。

納米二氧化鈦抗菌特點：對人體安全無毒，對皮膚無刺激性；抗菌能力強，抗菌范圍廣；無臭味、怪味，氣味��；耐水洗，儲存期長；熱穩定性好，高溫下不變色，不分解，不揮發，不變質；即時性好，納米二氧化鈦抗菌劑僅需1h就能發揮效果；納米二氧化鈦是一種永久性維持抗菌效果的抗菌劑；具有很好的安全性，可用于食品添加劑等，與皮膚接觸無不良影響。