【摘 要】
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近年来,随着工业的飞速发展和气候环境的改变,细菌霉菌等有害微生物给人类身体健康带来严重的威胁,已成为全球范围内亟待解决的问题。目前对抗菌技术的研究主要集中在紫外线照射,臭氧氧化,氯化和光催化等领域。其中,光催化抗菌技术由于材料简单易制备、抗菌持久高效、安全绿色环保等优点而成为目前的研究热点。本文以Bi4O5I2为基质,通过与Bi OCl、Sn O2-x和Ag复合,分别制备了Bi4O5I2/Bi O
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近年来,随着工业的飞速发展和气候环境的改变,细菌霉菌等有害微生物给人类身体健康带来严重的威胁,已成为全球范围内亟待解决的问题。目前对抗菌技术的研究主要集中在紫外线照射,臭氧氧化,氯化和光催化等领域。其中,光催化抗菌技术由于材料简单易制备、抗菌持久高效、安全绿色环保等优点而成为目前的研究热点。本文以Bi4O5I2为基质,通过与Bi OCl、Sn O2-x和Ag复合,分别制备了Bi4O5I2/Bi OCl,Sn O2-x/Bi4O5I2,Ag/Sn O2-x/Bi4O5I2三种复合材料。系统表征了材料的微观结构,比表面积,氧空位,能带结构,光电性质和抗菌性能等。综合能带结构和捕获实验结果,揭示了光催化剂的抗菌机理。本文具体研究内容如下:（1）选择窄带隙的Bi4O5I2和宽带隙的Bi OCl,通过简单的沉淀方法构建了一种新型Bi4O5I2/Bi OCl（简写为ICl）异质结。X射线衍射仪（XRD）、透射电子显微镜（TEM）和X射线光电子能谱（XPS）等表征证实了Bi4O5I2/Bi OCl异质结的成功构建。最佳样品30%Bi4O5I2/Bi OCl可在30分钟内灭活大肠杆菌（E.coli）,在75分钟内灭活金黄色葡萄球菌（S.aureus）。通过扫描电子显微镜（SEM）和激光共聚焦荧光电子显微镜（LSCM）观察了细菌死亡过程。光电流（PT）和电化学阻抗（EIS）测试结果证实,复合材料具有更高的电子-空穴分离效率。光催化剂的抗菌机理通过捕获实验得到了验证。（2）选用窄带隙,能被可见光激发的Sn O2-x代替Bi OCl,通过对Sn O2-x/Bi OI复合材料的热分解,合成了一种新型的含氧空位的点-面嵌入型Sn O2-x/Bi4O5I2（简写为SOI）异质结。TEM、HRTEM和XPS等表征证实了Sn O2-x/Bi4O5I2异质结的点-面嵌入结构。与Sn O2-x和Bi4O5I2单体相比,SOI催化剂在去除E.coli和S.aureus方面性能更佳。PT和EIS结果证实了复合材料中电子和空穴的高效分离。捕获实验证实了抗菌活性物种主要是空穴,结合Sn O2-x和Bi4O5I2的能带结构,推断Sn O2-x/Bi4O5I2光催化体系遵循双转移机理。（3）为进一步提升光催化抗菌性能,在Sn O2-x/Bi4O5I2二元复合材料上原位复合Ag纳米粒,制备了Ag/Sn O2-x/Bi4O5I2（简写为Ag@SOI）三元复合材料。XRD,TEM,XPS等表征分析证明Ag@SOI被成功合成,PT和EIS证实了Ag/Sn O2-x/Bi4O5I2优越的光电性能。Ag/Sn O2-x/Bi4O5I2在LED灯下,能在15分钟内灭活E.coil,在20分钟内杀灭S.aureus,相较于Bi4O5I2/Bi OCl,Sn O2-x/Bi4O5I2,Bi4O5I2和Sn O2-x光催化材料抗菌效果更加突出。而且,SEM和LSCM图像显示了光催化反应导致的E.coil死亡过程。活性物种捕获实验表明电子（h+）,电子（e-）和羟基自由基（·OH）为活性物质,其中h+是主要活性物种,Ag/Sn O2-x/Bi4O5I2体系遵循Z型电荷转移机制。
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