TiO2納米管光-電催化降解污染物的監(jiān)測新方法研究.pdf

1、隨著光催化技術(shù)如火如荼的發(fā)展，學術(shù)界在利用光催化技術(shù)降解污染物方面取得了許多顯著的成果，發(fā)展簡單快速地用于光催化降解過程的監(jiān)測技術(shù)十分必要。因此本論文合成了具有高效光催化活性的TiO2納米管材料，并將其用于光/電催化降解環(huán)境污染物，分別采用了三種新型的監(jiān)測方法（原位紫外可見吸收光譜法、表面增強拉曼光譜法和電化學 DNA生物傳感器）對環(huán)境污染物在 TiO2納米管上的降解過程進行監(jiān)測。通過這些監(jiān)測新方法研究了污染物的最佳降解條件、降解機理、

2、降解動力學以及降解路徑。對制備的TiO2納米管材料的形貌、組成成分、晶型和價態(tài)、以及表面增強拉曼光譜（SERS）性能進行表征的方法有： SEM（掃描電鏡）、XPS（X射線能譜儀）、XRD（X射線衍射儀）以及Raman（拉曼光譜）等。采用光電化學分析技術(shù)對TiO2納米管材料的光催化活性進行了評價。對不同尺寸的TiO2納米管的細胞毒性和光毒性進行了評價并應(yīng)用其光毒性研究殺死人肺癌細胞（A549）的最佳紫外光照時間。本論文主要研究結(jié)果如下：<

3、br>　?。?）采用陽極氧化法合成具有高效光催化活性的 TiO2納米管，將其應(yīng)用于光/電催化降解氧氟沙星溶液，應(yīng)用原位紫外可見吸收光譜法對氧氟沙星的降解過程進行原位監(jiān)測，并系統(tǒng)地研究了影響降解過程的因素（pH值、偏壓和氧氟沙星初始濃度）。研究表明光電催化降解法降解效果最好，在最佳條件下，40 mg/L的氧氟沙星溶液可以在35 min內(nèi)被完全降解，COD去除率達到70％。
　　（2）采用陽極氧化法，通過控制偏壓和陽極氧化時間，精確制

4、備了不同管徑和不同管長的 TiO2納米管，其細胞毒性通過對A549細胞的影響進行了評價。研究表明：不同尺寸的 TiO2納米管對A549無細胞毒性，具有很好的生物相容性，但卻影響了A549細胞的生物力學性質(zhì)，大的管徑和長的管長使A549細胞變硬（楊氏模量增大），遷移性增強（粘附力減?。?，分析原因是由于不同尺寸的納米管影響了細胞的延展程度和方向。在紫外光照下，TiO2納米管使A549細胞骨架嚴重收縮，具有光毒性，在最佳紫外照射時間（15 s

5、）時，A549細胞死亡率為91%。
　?。?）采用改良種子生長法合成了可循環(huán)使用，同時具有表面增強活性（表面增強因子為3.867×106）和光催化活性的金納米顆粒修飾的TiO2納米管（Au NPs-TiO2 NTs）。采用此納米金-TiO2納米管材料為光催化劑，結(jié)合表面增強Raman光譜法原位監(jiān)測亞甲基藍（MB）的光催化降解過程。通過分析原位SERS光譜推斷出MB的光催化降解路徑，分析了其降解機理，證實了其主要中間產(chǎn)物。通過選擇

6、MB的最強的 SERS峰分析 MB的光催化降解動力學符合一級動力學方程。結(jié)果表明此納米材料作為具有光催化活性可循環(huán)使用的 SERS基底可以應(yīng)用于高靈敏地原位測定環(huán)境中的污染物的光催化降解過程。
　?。?）采用新型的電化學取代法構(gòu)建電化學 DNA傳感器測定抗癌藥物阿霉素（DOX），采用由20個堿基的雙鏈DNA以金硫鍵固定在金電極上構(gòu)建DNA傳感器，以具有電化學活性的DNA結(jié)合物--亞甲基藍作為電化學指示劑，實驗通過記錄取代反應(yīng)前后電

7、化學信號的差值而不是絕對值而極大的降低了由不同 DNA表面密度帶來的實驗結(jié)果偏差，準確度較高，重現(xiàn)性較好。最佳DNA修飾電極——polydC·polydG修飾金電極的檢測范圍為5.0×10-10~2.4×10-5 M，檢測限為4.2×10-10 M。應(yīng)用此DNA電化學傳感器測定 DOX在 TiO2納米管上的光電催化降解過程，并用紫外可見吸收光譜法同時測定驗證了此方法的準確性。由于該方法檢測范圍大，檢測限低，重現(xiàn)性和準確性好，其作為檢測手