图4二氧化钛光催化的原理及反应机理
[31]
4提高TiO2光催化抗菌材料性能的方法
虽然TiO2无机抗菌材料具有许多优点，但也存在一些不足，其主要表现就是在黑暗中将丧失抗菌和杀菌效应，而且在较弱的紫外光激发下，由于光催化活性不足，使其杀菌性能下降[32]。由于在黑暗条件下更适于细菌的生长与繁殖。因此，必须采取措施提高其抗菌性能，特别是使其在黑暗中也具有抗菌效应，从而使二氧化钛光催化材料具有更广泛的适用性
[33]
。目前所采用的方法主要有：
4.1提高Ti02的光催化活性
Ti02的抗菌性能来自于其光催化活性。因此，只要提高二氧化钛的光催化活性就可以提高二氧化钛光催化材料的抗菌性能，如[34]：①增大其表面反应面积；②制备二氧化钛纳米粉体和薄膜；③表面改性；④离子掺杂；⑤制备二元复合半导体；⑥提高其对反应物的吸附性等
[35]
。如将二氧化钛光催化剂与活性炭复合时，由于活性炭对细菌具有较强的吸附性，
二氧化钛与细菌的接触效率提高，活性氧类物质与细菌的反应的机会就会增加，所以提高了二氧化钛的抗菌性能[36]。
4.2 与抗菌金属相结合
银、铜以及银铜的组合，即使在没有光照条件下也具有很强的杀菌能力。可将其与二氧化钛相复合从而提高二氧化钛在暗中的抗菌性能[37]。即先在样品表面制备二氧化钛光催化膜，然后，再喷涂银或铜的化合物离子，银或铜离子通过光电析反应牢固地敷盖在二氧化钛表面，紫外光照时，主要利用的是二氧化钛的光催化反应杀灭细菌，此时二氧化钛表面的银
或铜离了被还原，析出具有很强杀菌能力的银或铜金属，在黑暗的情况下则主要利用它们来杀灭细菌[38]。这样，就可以使二氧化钛表面在没有光照射条件下也具有抗菌性能[39]。
4.3 与多种抗菌金属相复合和稀土离子激活
复合的抗菌金属离子比单体的抗菌金属离子具有更强的抗菌性能，如Ag、Cu、Mn
+
2+
7+
合用对常见大肠杆菌、金黄色葡萄糖球菌的杀菌抑制生长能力增强；而稀土离了则可激活抗菌金属离了的杀抑菌效应，如Ag+、Ce3+合用对绿浓菌杀菌抑制生长能力增强[40]。将抗菌金属离子的复合效应或稀土离子对抗菌金属离子的激活效应与二氧化钛的光催化抗菌性能相结合，可进一步增强二氧化钛光催化对细菌的杀灭性
[41]
。
4.4 对TiO2的表面改性
表面改性技术也是影响TiO2抗菌性能的重要因素。由于二氧化钛微粒巨大的表面能，严重地趋向与聚结而降低其表面能，形成软团聚或硬团聚，进而造成了其易聚结的微粒尺寸不稳定性
[42]
。这种团聚使纳米粒子以团聚体而不是以原生粒子分散在基体之中。
对二氧化钛的表面改性是通过各种表面添加剂与微粒表面发生化学反应和物理作用，改变微粒的表面状态，从而改善或改变粉体的分散性，改善耐久性、耐候性，提高表面活性，使微粒表面产生新的附加值。改性手段有物理改性和化学改性两类。由于物理改性的方法能耗高，设备复杂而难以推广[43]。在工业上广泛应用的化学改性方法主要有水溶液沉积干燥法、表面活性剂法、偶联剂法、聚合物包膜法、化学沉析法、表面反应法等使纳米TiO2粒子亲油的表面处理方法，以及近期适应水性涂料等的发展要求而被广泛采用的使粒子水性化的处理方法，包括用硅酸、铝硅酸改性及部分氟化等[44]。近年来纳米TiO2的改性技术已随着应用领域的不断拓展发展成为一个非常活跃的课题[45]。
5 研究与发展方向
从以上的各个方面看，二氧化钛抗菌材料的应用前景非常广。所以我们对二氧化钛抗菌材料的研制及改性方面更加注重。应该利用二氧化钛的光催化技术在环境治理等多个领域显示出其广阔的应用前景[46]。材料的光催化活性是该技术实用化的关键之一，而材料的改性
又是提高光催化活性的关键，因此材料的改性技术对二氧化钛光催化技术有重要作用，提高Ti02光催化的活性的研究将成为国内外学者的研究热点方向之一[47]。由Ti02光催化抗菌性能的特点和应用，Ti02光催化材料今后的研究方向与发展可能将体现在以下几个方面[48]：
5.1提高Ti02光激发波长范围
Ti02光催化杀菌反应是紫外光激发下的反应，光催化活性氧类存在的时间非常短[46]。生活空间中能利用的紫外光较少，所以Ti02光催化抗菌剂单靠光中的紫外线部分的能量是不够的[49]。因此，进一步提高其光激发波长范围的研究将成为热点。
5.2扩大Ti02抗菌范围
由于Ti02的抗菌反应需要光，因此在夜间反应中止，在常温下的反应也比较慢，进而使用范围受到了限制，恰恰细菌等物质一般是在黑暗条件下进行生长繁殖的[50]。同时提高其对细菌的吸附性，增大活性氧类与细菌的接触，使更多的光活性氧类物质得以产生，并使生成的活性氧类较多地参与光催化反应。同时也可采用向Ti02注入铬和钒等金属离子的方法，使其像植物的光合作用那样利用可见光部分[51]。现在研究还是以光的成分当中紫外线部分的利用为目的，而今后研究的重点有可能转移到利用可见光部分就可以发生反应的Ti02光催化抗菌剂材料[52]。但是，注入其他金属离子特别应注意不要把成本提得太高，否则难以大面积推广使用。为提高其施用性，低成本、高活性、耐候性、实施方便的光催化抗菌涂料将是今后开发的一个重要方向[53]。虽然现在也在进行纳米级二氧化钛的研究，但今后应该更深入的对纳米级二氧化钛抗菌材料进行研究，如对其纳米级的超微细结构进行研究也是今后二氧化钛光催化抗菌材料的研究与应用的重要方向。
[54]
。
5.3提高Ti02制备工艺
在一些研究中发现Ti02粒度越细、分散越好、比表面积越大，则杀菌效果越好此提高Ti02的制备工艺也是今后的一个重点。
[55]
。因
5.4在线涂膜技术
由于釉面砖、玻璃等表面的Ti02光催化涂膜需要再次烧结，因此，研究它们表面生产过程中的在线涂膜技术成为必要，从而避免了涂膜工艺中基体的清洗过程，使基体生产和涂膜工艺所需的烧结过程一步完成[56]。
5.5选择性杀菌
Ti02抗菌杀菌效应的对象是所有细菌，但并非所有的细菌都对人体都有害，因此如何提高其对细菌的选择杀灭性
[57]
，也是我们今后研究中应该考虑的问题。
随着纳米技术的成熟以及人们对纳米Ti02抗菌材料研究的深人，相信在不久的将来，纳米Ti02抗菌产品将应用于人们日常生活的各个领域。由于人们对生活质量要求的提高，抗菌材料方面的应用已经被人们重点关注。
6结语
不管是生活用品、日常饮食、还是家居材料都已被人们广泛关注。下表[58]（1）对一些
抗菌材料的应用方面进行了概括。
表1 抗菌剂和抗菌朔料的应用举例[58]
食品用具 食品保鲜膜、餐具、杯子、刀柄、菜板、保温瓶壳、洗锅刷、洗菜篮等 口用品 美容化妆容器、香皂、牙刷、牙刷盒、衣物等 电讯 电话机、传真机、移动电话、计算机键盘等 家电 冰箱、洗衣机、空调、电饭煲、加湿器、净水器、饮水机等 纺织品 空调过滤器、被褥用品，手套、围裙、鞋垫、纱布、口罩、地毯等 建材 居室装饰板、内墙涂料、油漆家具、门窗、瓷砖、等 玩具 塑料、木制玩具、棋子、扑克牌、麻将等 医药卫生 包药纸、药箱、听诊器、体温计、体重计、助听器、注射器、输液器等 其他 乐器、公共设施，喷雾器、婴儿奶瓶刷、各种清洁用毛刷等 尽管二氧化钛抗菌材料的应用领域已经非常广，但为了追求完美，我们还需要努力的去
研究新型的、节能环保的抗菌材料，那样才符合现代社会发展的理念。虽然现在的生活水平提高了，有条件在生活领域应用各种较为先进的材料，过去的生活条件并没有那么好，但相对而言人们的身体也是很健康。在我看来，现在人们的身体与过去相比有些不如。我认为和现在这些高科技材料的应用有一定的关系。所以，在人们居家装修需要应用一些特殊的抗菌材料时，还是要谨慎的去选择。并不是所有的抗菌材料都适合人群，人们应根据实际生活水平去选择，不要盲目的去追求。同时也希望人们在生活水平提高的前提下更注重我们的身体，加强对保护环境方面的意识，这样才有机会去享受我们努力赚来的幸福生活。
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