本文首先主要综述了纳米TiO₂光催化剂的掺杂改性和抗菌应用的研究进展,同时归纳介绍了TiO₂的制备方法、光催化及抗菌机理。然后根据近年来纳米TiO₂在抗菌性能方面的研究,指出了本文的研究背景、意义和方法。 本文的实验主旨在于研究掺杂型纳米TiO₂的光催化杀菌性能。首先,采用溶胶—凝胶法,以钛酸四丁酯为前驱物,在常温下制备出澄清、透明、均匀、稳定的TiO₂溶胶。研究各种因素对溶胶的凝胶时间和粉体物理参数的影响,优化了合成的最佳配比以及工艺条件,并且在此基础上制备出掺杂改性的纳米TiO₂。通过透射电镜（TEM）、X射线衍射仪（XRD）、红外光谱分析仪（FT-IR）、热重—差示扫描热分析仪（TG-DSC）、紫外可见近红外光谱仪（UV-VIS-NIR）等手段对各种粉体进行微观性能测试和表征,然后对其抗菌性能进行测试。对于掺银型TiO₂纳米材料,分别采用了定性和定量的方法研究了不同的制备条件和不同实验条件对不同菌种的抗菌性能的影响。对于掺镧型TiO₂纳米材料,以甲基橙溶液作为目标降解物质,不但考察了在太阳光光源照射下,不同制备条件和实验条件对该材料的光催化性能的影响,而且考察了掺镧型TiO₂纳米材料的抗菌性能。最后,研究了银和镧这两种元素共掺杂制得的纳米TiO₂的抗菌性能。 研究表明,优化的TiO₂溶胶合成工艺为:在室温条件下,以乙酸作抑制剂,浓硝酸作催化剂,Ti（OC₄H₉）₄、C₂H₅OH与H₂O的摩尔比为1:12:9,调节溶胶pH值为2～4,控制B液滴加速度为1～2s/滴,磁力搅拌速率为中速;银离子的掺杂,促进了TiO₂锐钛矿相的形成,而对锐钛矿相向金红石相的转变影响不大,而镧离子的引入则对晶相转变具有抑制作用且掺La-TiO₂纳米粉体的粒径逐渐减小,而这两种元素共掺杂对纳米TiO₂的晶粒生长和相变影响具有协同效应;在2%Ag⁺掺杂浓度、400～500℃热处理温度、A:R=3:1、紫外光照时间60～90min等条件下,掺Ag-TiO₂具有最好的抗菌效果,抑菌圈平均直径最大可达17mm;双元素共掺杂Ag+La-TiO₂的抗菌性能明显高于银离子单一掺杂的纳米Ag-TiO₂,并且随着镧离子掺杂量的增加,抑菌圈平均直径显著增大,抑菌圈平均直径最大可达27mm;在太阳光光源下,掺银及掺镧型纳米TiO₂的杀菌能力明显高于纯TiO₂,杀菌率最大可达到99%。