纺织工程专业毕业论文15688.doc

溶胶-凝胶技术在织物抗紫外线抗菌整理中的应用专 业： 纺织工程溶胶-凝胶技术在织物抗紫外线抗菌整理中的应用摘 要溶胶-凝胶技术是利用金属醇盐或者无机盐经过溶液、溶胶、凝胶而固化再经热处理形成氧化物或其它化合物的方法。溶胶-凝胶的处理可以在织物表面形成复杂的氧化物网络结构，从而改变纤维的表面性能，赋予织物一定功能性。本论文根据以上的原理，以钛酸丁酯、乙酸锌和乙醇胺为原料，以无水乙醇为溶剂，以冰乙酸为酸度控制剂，采用溶胶-凝胶法通过采用不同的原料配比，不同的滴加速度，不同的ph值，不同的温度,不同加水量等条件进行了一系列实验。制备出多种纳米tio2-zno掺杂溶胶。并对纯棉织物进行了功能整理，通过一系列实验，得出了用于织物抗紫外线抗菌整理的tio2-zno掺杂溶胶最合适的原料配方及工艺条件。并通过实验对纳米tio2-zno掺杂溶胶的抗紫外线和抗菌性能进行了研究。关键词：溶胶-凝胶，tio2溶胶，zno溶胶，tio2-zno掺杂溶胶，抗紫外线，抗菌sol-gel technology in the preparation of anti-bacterial fabrics resist ultraviolet applicationsabstractsol-gel technology is the use of metal parts or inorganic salt through salt solution, sol、gel and solidification forming oxides via heat treatment or other compounds. sol-gel processing in a complex fabrics surface oxides network structure, thus changing the fibre surface performance, given a certain functional fabrics. in this paper , the tio2 sol and sio2 sol were prepared based on the principle of the sol-gel technology. using titanium alkoxide and facility for the raw materials to dry ethanol as solvents to ice ethanoic acid control agent for acidity, using sol-gel law by using different materials allocation, different ti acceleration, different ph values, different temperatures, different water conditions and a series of experiments. produced a variety of nano tio2-zno mixed sol. and cotton fabrics for the functional sorting through a series of experiments drawn up for the anti-bacterial fabrics resist ultraviolet range sol tio2-zno most suitable raw materials and recipes crafts. and through experiments on the nanometer tio2-zno mixed sol resist ultraviolet range and anti-bacterial performance of the study.keyword : sol-gel, tio2 sol, zno sol, tio2-zno mixed sol, ultraviolet range resist, bacterial resistant目 录第一章 绪论-1.1 溶胶凝胶技术的发展及现状-1.2 溶胶-凝胶法的原理-1.3 溶胶-凝胶技术的特点-1.4 溶胶-凝胶技术在纺织品功能整理上的应用-1.5 本论文研究的目的与意义-1.5.1 目的-1.5.2 意义-第二章纳米tio2-zno掺杂溶胶的制备及工艺研究-2.1 理论基础-2.1.1溶胶-凝胶法制备技术-2.1.2 影响溶胶制备的主要因素-2.2 实验-2.2.1主要试剂-2.2.2 实验所用仪器-2.2.3 试验方法与工艺流程-2.3 结果与讨论-2.3.1 溶胶稳定性-2.3.2 影响溶胶稳定性的因素分析-第三章 tio2-zno混合水溶胶对纯棉织物的抗菌整理-3.1理论基础-3.1.1 纳米 tio2-zno的抗菌机理-3.1.2 纳米tio2-zno作为无机抗菌材料的特点-3.1.3 影响纳米tio2-zno光催化抗菌性能的因素-3.2 抗菌整理-3.2.1 实验材料-3.2.2 试剂及仪器-3.2.3 整理工艺-3.3 抗菌实验-3.3.1 试剂及仪器-3.3.2 实验原理-3.3.3 实验方法及操作步骤-3.3.4 菌种液浓度的选择-3.3.5 振荡时间的选择-3.3.6 培养时间的选择-3.3.7 计算公式-3.3.8 评价标准-3.4 结果与讨论-3.4.1 抗菌实验照片-3.4.2 tio2-zno比例对抗菌性能的影响-3.4.3 掺银对抗菌性能的影响-3.4.4 抑菌率-第四章：纳米tio2-zno混合水溶胶抗紫外线整理-4.1理论基础-4.1.1 紫外线及其对人体的影响-4.1.2紫外线屏蔽效果的标准-4.1.3 抗紫外线织物的作用机理-4.1.4影响织物紫外线透过率的因素-4.2 抗紫外整理-4.2.1实验材料-4.2.2 试剂及仪器-4.2.3 整理工艺-4.3 抗紫外性能测试-4.3.1 试样的选择-4.3.2 实验仪器-4.3.3 测试方法-4.4 实验结果与讨论-4.4.1 tio2和zno的比例改变对纯棉织物抗紫外性能的影响-4.4.2 不同整理液浓度对紫外透过率的影响4.4.3 不同焙烘温度对紫外透过率的影响4.4.4 不同焙烘时间对紫外透过率的影响第五章：整理后织物性能测试-5.1 理论基础-5.2 白度测试-5.3 透湿性测试-5.4 强力测试-5.5 小结-第六章 结论-参考文献-致谢-第一章 绪论1.1溶胶凝胶技术的发展及现状溶胶-凝胶(sol-gel)技术就是以液体化学试剂为原料，在液相下将这些原料均匀混合，并进行一系列的水解、缩聚化学反应，形成稳定的透明溶胶液体系，溶胶经陈化，胶粒间缓慢聚合，形成由氧化物前驱体为骨架的三维聚合物或者是颗粒空间网络，其间充满失去流动性的溶剂，形成凝胶。自1971年dislish首次采用溶胶-凝胶技术制得多元氧化物固体材料以来，溶胶-凝胶技术发展很快，现已成为材料科学和工艺的重要研究领域，近年来广泛应用于电子、陶瓷、光热学、化学、生物、环境处理等各个领域。在化学方面，制得化学性质和热稳定性质良好的无机纳米材料。由于具有特殊的光电特性，已引起人们的广泛兴趣，由其制备的气敏、光敏、湿敏材料和催化剂材料，越来越引人注目。此技术在制备各种形状的功能材料及其基体(光导纤维、催化剂及载体、吸附剂、复合材料等)方面具有广阔的应用前景。同传统材料制备技术相比，由于所制得的产品均匀度高、纯度好、烧成温度比传统方法约低400500、反应过程易于控制、副反应少、工艺操作简单、易实现工业化生产等，所以溶胶-凝胶法已成为无机材料合成中的一个独特方法，日益受到科学家们的青睐。日、美、法等国已采用此法生产超细粉体的品种多达100余种。近五年发展起来的包埋法引起很多人的重视，逐渐用于传感技术领域的应用和开发。1.2 溶胶-凝胶法的原理 1溶胶-凝胶法(sol-gel)基本原理是:将金属醇盐或无机盐经水解直接形成溶胶或经解凝形成溶胶，然后使溶质聚合凝胶化，再将凝胶干燥、焙烧去除有机成分，最后得到无机材料。包括以下三个过程2: (1)溶胶的制备有两种方法制备溶胶，其一是先将部分或全部组分用适当沉淀首先沉淀下来，经解凝，使原来团聚的沉淀颗粒分散成原始颗粒.因这种原始颗粒的大小一般在溶胶体系中胶核的大小范围，因而可制得溶胶。另一种方法是由同样的盐溶液出发，通过对沉淀过程的研究控制，使首先形成的颗粒不致团聚为大颗粒而沉淀，从而直接得到胶体溶胶。(2)溶胶-凝胶转化溶胶中含大量的溶剂(水或醇)，凝胶化过程中使体系失去流动性，形成一种开放的骨架结构。实现胶凝的途径有两种：一是化学法，通过控制溶胶中的电解质浓度实现溶胶凝化；二是物理法，迫使胶粒间相互靠近，克服斥力，实现溶胶凝化。(3)凝胶干燥在一定条件下(如加热或焙烧)，使溶剂蒸发，得到粉料。干燥过程中凝胶结构变化很大。一般易于水解的金属化合物，如卤化物、硝酸盐以及金属醉盐等都适合于sol-gel工艺，其中金属盐溶液(氢化物、硝酸盐、硫酸盐等)和氧化物或氢氧化物溶液，这两种类型的溶液在一定的条件下可形成凝胶，胶体粒子与介质一起形成两相以上体系，系统中存在相界，这种胶体是热力学不稳定系统，因外界条件变化或自身老化而发生沉淀或絮凝等现象。另一种类型的溶液是高分子溶液，即溶解的聚合物溶液或可聚体溶液，它们通过化学缩聚而形成具有连续网络的聚合物凝胶，大分子胶体与周围介质形成热力学上的真溶液，是热力学稳定体系，化学反应的相对速度和程度决定着凝胶过程.大多数情况下，sol-gel工艺指的是后一种情况，并只限于讨论基于金属有机化合物为原料的氧化物材料的sol-gel工艺。1.3 溶胶-凝胶技术的特点sol-gel方法的特点是用液体化学试剂(或将粉状试剂溶于溶剂中)或溶胶为原料，而不是用传统的粉状物体，反应物在液相下均匀混合并进行反应，反应生成物是稳定的溶胶体系，经放置一定时间转变为凝胶，其中含有大量液相，需借助蒸发除去液体介质，而不是机械脱水.在溶胶或凝胶状态下即可成型为所需制品，在低于传统烧成温度下烧结。sol-gel法与传统方法相比，有以下优点3：(1)可通过简单的设备在大的、形状复杂的衬底表面形成涂层。不需要任何真空条件或其他昂贵的设备，便于应用推广；(2)可获得高度均匀的多组分氧化物涂层和特定的组分不均匀涂层。制品在低温和温和的化学条件下形成，凝胶均匀、稳定、分散性好；尤其是多组分的制品，其均匀度可达分子或原子尺度；而且溶剂在处理过程中易被除去；(3)与许多无机试剂及有机试剂相容，便于固定掺杂其它试剂；且凝胶的比表面积很大；(4)可制备别的方法不能制备的材料，如有机-无机复合涂层；(5)反应过程易于控制，可大幅度减少副反应；从同一种原料出发，改变工艺过程即可获得不同的制品，如纤维、粉料或薄膜等；(6)很容易引入微量元素，掺杂改性。掺杂或未掺杂的溶胶凝胶可加工成各种形状，或形成块状或涂于硅、玻璃及光纤上形成敏感膜，也可根据特殊用途制成纤维或粉末材料；(7) 热处理过程所需的温度低，这对于制备那些含有易挥发组分或在高温下易发生相分离的多元体系来说非常有利；(8)化学、光学、热学及机械稳定性好，适合在严酷条件下使用； 光谱吸收一般在近紫外-近红外区域，有利于吸光或荧光测量。该方法的缺点是：(1)所用原料多为有机化合物，成本较高，有些对健康有害；(2)处理过程时间较长，制品易产生开裂；(3)若烧成不够完善，制品中会残留细孔及oh或c，后者使制品带黑色；(4)大量的过程变量，如ph值、反应物浓度比、温度、有机物杂质等会影响凝胶或晶粒的孔径(粒径)和比表面积，使其物化特性受到影响，从而影响合成材料的功能性；(5)溶胶-凝胶法制备的超细粉末中存在着团聚现象。1.4 溶胶-凝胶技术在纺织品功能整理上的应用由于溶胶-凝胶工艺独特的优点，日益受到人们的重视，其应用十分广泛，利用溶胶-凝胶技术可以在各种纺织品上形成透明的，黏附性强的金属或非金属氧化物薄膜。根据织物表面不同的性能要求，可以对涂层的溶胶进行化学或物理改性，经化学或物理改性后的纳米溶胶可以大幅度的改变织物的性能。织物经溶胶-凝胶技术涂层整理改性后可获得的一些重要性能如下：(1)物理机械性能：抗静电性，抗摩擦度，粘性/抗粘性，阻燃；(2)光学性能：着色，光泽，紫外光稳定性；(3)生物性能：抗菌，生物相容性，生物催化作用，抗过敏，生物活性物质及香味的释放。1.5 本论文研究的目的与意义1.5.1 目的制备具有抗紫外线和抗菌效能的溶胶并整理到纯棉织物上，对其性能进行分析。1.5.2 意义本课题在现有溶胶制备的基础上，采用金属有机醇盐作前驱体，无水乙醇作溶剂，通过控制水解反应，使部分缩合，形成均匀稳定且透明度高的无机氧化物溶胶，依次经过：浸轧-预烘-焙烘整理到纯棉织物上，使织物表面形成一层透明的无机氧化物凝胶膜，来改变织物的表面结构，使其具有抗紫外线和抗菌作用。为进一步利用溶胶-凝胶技术整理织物，提高织物的功能性起到了一定的研究意义。而溶胶-凝胶技术整理织物还有更多的功能有待开发，相信溶胶-凝胶技术一定会给纺织行业来更多的商业价值。第二章 纳米tio2-zno混合水溶胶的制备及工艺研究 2.1 理论基础 目前，采用溶胶-凝胶技术制备tio2溶胶对织物进行抗紫外线抗菌整理是纺织领域研究的热点。鉴于制备纯tio2溶胶成本比较昂贵，本文采用掺杂的方法制备出tio2-zno混合水溶胶及掺银水溶胶，对织物进行防紫外线和抗菌整理。2.1.1 溶胶-凝胶法制备技术溶胶-凝胶方法是湿化学反应方法之一，不论所用的起始原料(称为前驱物)为无机盐还是金属醇盐，其主要反应步骤是前驱物溶于溶剂(水或有机溶剂)中形成均匀的溶液，溶质与溶剂产生水解或醇解反应生成物聚集成nm级粒子并组成溶胶，经蒸发干燥转变为凝胶，基本反应原理如下5：(1)溶剂化：能电离的前驱物-金属盐的金属阳离子mz+将吸引水分子形成溶剂单元m(h2o)(z为m离子的价数)，为保持它的配位数而有强烈地释放h+的趋势。m(h2o)nz+m(h2o)n-1(oh)(z-1)+ + h+这时如有其它离子进入就可能产生聚合反应，但反应式极为复杂。(2) 水解反应：非电离式分子前驱物a 金属醇盐m(or)n的水解反应：m(or)n+ xh2o m(oh)x(or)n-x+xroh反应可延续进行，直至生成m(oh)nb 金属无机盐络合m(h2o)nz+ yh2o mou(oh)y-2u(h2o)n-y+u（z- y）+ h3o+(3)缩聚反应：a 形成氧桥键的缩聚(oxolaion) m-oh + m-ox m-o-m + xoh (其中x=h或r )b 形成氢氧桥键的缩聚(olation) m-0h + m-oh m-(oh)2-m反应生成物是各种尺寸和结构的溶胶体粒子。2.1.2 影响溶胶制备的主要因素影响溶胶-凝胶技术的因素主要有：水量、溶剂、金属醇盐、螯合剂、催化剂、水解温度等 。不同的反应条件对溶胶的性能有很大的影响。(1) 加水量的影响加水量的多少直接控制着醇盐的水解快慢。加水量往往用水和醇盐的摩尔比r来表示，从理论上讲，2r4的时候，只要催化得当，金属化合价大于2的金属醇盐较容易形成线性或连状聚合体；r大于20基本是得到颗粒型溶胶；而r在420的溶胶容易形成网状或交联度较大的溶胶体系。(2) 醇溶剂的影响醇溶剂的影响主要有三个方面:a 溶解程度；b 溶解稀释度；c 醇解度。不溶于溶剂的醇盐以颗粒状存在于溶剂中，水解胶化困难；如果溶解稀释度较大，水解几率会降低；醇解度好的醇盐容易发生醇代反应，可以用不同醇的醇盐的活性差异来控制水解过程。溶解在母醇及亲核溶剂中会发生溶剂化现象，降低缔合度；溶解在非母醇中会发生醇交换反应，沸点高的、空间位阻大的高级醇取代沸点低的、空间位阻小的低级醇，且反应速度很快，在室温下即可很快达到平衡。(3) 金属醇盐的影响金属醇盐的水解可用下列通式表示4：m(or)2+mxoh m(or)n-m(ox)m + mroh 其反应结果是烷氧基or被ox基取代。金属醇盐的水解和聚合反应能力取决于m原子所带正电荷的多少，以及该金属原子增加配位数n的能力。所以钛酸丁酯的水解反应较快，在水滴入时立即产生白色沉淀。 溶剂的选择是影响分子结构的重要因素，当将金属醇盐溶解于其母醇（具有相同的烷氧基）中时，由于溶剂化作用，配位数增大，金属原子的正电性增大，体积增大，使这种溶剂更稳定。烷氧基配位体的空间位阻也是影响分子结构的一个重要因素。含仲碳原子或叔碳原子不易发生其聚，而含伯碳原子的醇盐容易发生其聚。(4) 螯合剂的影响螯合剂是用于控制醇盐水解速度的一类物质。它是通过与醇盐缔合并形成空间位阻来降低醇盐的水解官能度，以便获得稳定时间较长、颗粒形状可调的溶胶。引入强螯合性配体与金属中心发生配位可扩张其配位，这样可减少缩聚表观官能度和水解能力，从而达到对金属醇盐分子改性。通常用到二酮及其衍生物多羟基配体、或羟基酸及有机羧酸等。不同的醇盐所用螯合剂是不同的，通常用有机酸、二元醇、乙酰丙酮和二酮等作为螯合剂。(5) 催化剂的影响溶胶-凝胶法通常用酸、碱作为催化剂，酸和碱的催化机理是不同的。酸催化机理一般认为是由于酸的加入产生h3o+离子，从而产生亲电攻击，水解初期水解速度快，后期逐渐减慢，因此，容易产生不完全的链状水解；碱催化机理一般认为是由于碱的加入产生oh-离子，从而产生亲核取代，水解初期水解速度较慢，后期逐渐加快，因此，容易产生完全的团粒状高交联水解，容易产生高交联缩聚物甚至沉淀。(6) 水解温度的影响提高水解温度对醇盐水解速率是有利的，特别是对水解活性低的醇盐更为有利。为了缩短水解时间，常常需要在加温条件下操作，会明显缩短制备溶胶和凝胶时间。王剑华等研究发现，较高的水解温度有利于酞酸丁酯的水解和缩聚反应，从而获得成膜性较好的溶胶。2.2 实验2.2.1主要试剂表2-1 主要试剂的纯度与产地主要试剂生产厂家纯度钛酸丁酯国药集团化学试剂有限公司98%乙酸锌北京北化精细化学品有限责任公司99%无水乙醇安徽特酒总厂99.8%冰乙酸上海华彭实业有限公司99.5%乙醇胺上海试剂总厂99%蒸馏水中原化工厂99%2.2.2 实验所用仪器85-2双向恒温磁力搅拌器、yp202n电子天平、y802l八篮烘箱、试管、吸耳球、药勺、玻璃棒、锥形瓶等。 2.2.3 试验方法与工艺流程本论文中以钛酸丁酯ti(oc4h9)和乙酸锌zn(ac)22h2o为原料，制备tio2-zno掺杂水溶胶的工艺过程如图2-2所示。 水，乙酸锌，1/3无水乙醇 搅拌均匀 水，乙酸锌，无水乙醇均匀溶液 2/3乙醇，冰乙酸 加入乙醇胺 加入钛酸丁酯 zn(oh)2沉淀 搅拌均匀 加入冰乙酸 zn(oh)2溶胶 滴加液 zn(oh)2，ti(oh)4水溶液 图2-2 tio2-zno溶胶的制备工艺 实验中将无水乙醇分成两部分，2/3与钛酸丁酯及冰乙酸充分混合，配制成滴加液，1/3与水、乙酸锌混合；冰乙酸也分为两部分，一部分作为钛酸丁酯的鳌合剂，另一部分作为zn(oh)2胶溶剂；乙醇胺为沉淀剂，提供oh。滴加完毕后，室温下用85-2型磁力搅拌器搅拌2h，然后移入试剂瓶中存放。2.3 结果与讨论 钛酸丁酯与水发生的水解缩聚反应可瞬息完成，会很快生成沉淀。本实验中通过加入冰乙酸来控制水解速度，抑制沉淀产生，可以形成稳定的溶胶。加入冰乙酸后发生了如下的螯合反应：ti(obu)4+x(h3cooh) ti(obu)4-+(h3co)+xbuoh 反应中乙酸根离子起二配位体作用，不易被水去掉，反应生成含二配位基团的大聚合物ti(obu)4-+(h3co)，这种聚合物再发生水解缩聚反应，形成三维的空间网状结构，从而起到延缓水解和缩聚反应的作用。2.3.1 溶胶稳定性钛和锌比例改变稳定性观察现象 1月5日3月18日钛和锌比例0:101:092:083:074:065:056:047:038:029:01蓝透737373645030171153白混7373737373（蓝混）585034145凝胶73737373737063421762.3.2 影响溶胶稳定性的因素分析（1） 不同ph值对溶胶稳定性的影响 根据在室温下测量不同ph值的胶凝时间,得到表2-2所示数据表2-3 不同ph值与胶凝时间的关系ph值66.57.589时间6天13天28天54天66天由表2-3可以看出：随着ph增大胶凝时间增长。 （2） 不同ti、zn比例对溶胶稳定性的影响表2-4给出了不同ti、zn比例下的胶凝时间表2-4 不同ti、zn比例与胶凝时间的关系ti、zn比0:101:092:083:074:065:056:047:038:029:0110:0凝胶时间73737373737063421762由表2-4可以看出：ti、zn比值越大凝胶时间越短。根据以上分析可得出如下结论，要得到稳定性较好的溶胶可采用如下条件: aph值取89之间；bti、zn比例选择0:104:6之间。第三章tio2-zno混合水溶胶对纯棉织物的抗菌整理3.1 理论基础抗菌是指tio2-zno在光照下对环境中微生物的抑制或杀灭作用。自然界存在多种对人体有致病作用的细菌,常见的有金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等6。葡萄球菌经常存在于人体皮肤表面,给人们的身体健康造成威胁. 本论文中采用振荡瓶试验法对经过抗菌处理的纯棉织物的抗菌性进行了测试。经过分析得出了具有抗菌效能的tio2-zno掺杂溶胶的最佳配比和最佳整理工艺。3.1.1 纳米 tio2-zno的抗菌机理纳米tio2-zno光催化对细菌、病毒等微生物的作用机理与光催化降解有机物的过程有所不同。氧化锌颗粒本身对微生物和细胞无毒性，只有形成较大的聚集体在光催化下才对其有毒性。紫外光激发纳米tio2-zno首先破坏细胞壁和细胞膜，然后和细胞内的组成成分发生生化反应，导致功能单元失活而使细胞死亡。人们对纳米tio2-zno光催化抗菌机理的研究不断深入，己被实验证明的机理有细胞渗透作用、辅酶a的破坏、细胞内毒素的降解、蛋白质和脂类的变性分解以及细胞矿化成co2等。tadashi matsunaga研究认为19，细胞内辅酶a会被tio2-zno所氧化，继而阻止细胞的呼吸，造成细胞死亡。郑黄等7在研究光催化对大肠杆菌的细胞作用位点的实验中发现，光催化反应开始后，细胞对小物质如作为探针的opng的渗透性增加快。实验表明，细胞壁首先被破坏，渗透作用改变，随之，细胞膜和胞内物质也被破坏，菌体的存活率下降。大肠杆菌细胞被杀灭的同时，其内毒素也被降解。刘平等研究了掺杂tio2膜材料灭菌8。他们认为tio2光照激活反应中，生成羟基目由基oh和超氧化物阴离子自由基，它们可直接攻击细菌细胞。以oh为例，oh有很强的氧化能力，oh攻击有机物的不饱和键或抽取其h原子，生成的新自由基将会激发链式反应，使细菌蛋白质变异和脂类分解，以此杀灭细菌并使之分解。有学者认为杀菌主要有两个原理8： (1)细胞壁和细胞膜被氧化分裂，导致细胞整体分解，(2)一些可以使酶失活的活性基团渗入到细胞或颗粒中，破坏细胞内部的成分，干扰蛋白质的合成等。活性基团氧化有机物质(如脂蛋白或核酸)取决于它的标准氧化势能。oh最高的氧化势能2.70v，比o3( eo=2.07 v)还高30% 。他们同时强调一些可杀菌物质渗入细胞也很重要、这与其电价、分子量、半衰期相关。3.1.2 纳米tio2-zno作为无机抗菌材料的特点(1)抗菌与杀菌效果迅速，杀菌力强tio2-zno光催化反应发生的活性轻基具有400mj/mol左右反应能，高于有机物中各类化学键能，如c-c, c-h,c-n,c-o,h-o,n-h,能有效地分解构成细菌的有机物，再加上其它活性物质的协同作用，作用效果更为迅速。(2)同时具有抗菌和杀菌效应细菌的生长与繁殖需要有机营养物质，而tio2-zno光催化产生的活性羚基能分解这些有机营养物，抑制细菌增强和发育，从而在很大程度上减少了细菌数量，达到抗菌和杀菌的目的。(3)彻底的杀灭性tio2-zno的光催化剂不仅能杀死细菌，还能同时降解由细菌释放出的有毒复合物，即tio2-zno的光催化剂不仅消弱细菌的生命力，而且能攻击细菌的外层细胞，穿透细胞膜，破坏细菌的内部结构，从而彻底的杀灭细菌。(4)具有防霉效应除细菌外，霉菌(真菌)所造成的危害也不容忽视。金属离子担载型的无机抗菌材料与有机抗菌材料相比，虽然具有许多优点，但其防霉作用较弱，在同时要求防细菌、防霉菌的场合须与防霉性能较好的有机抗菌材料配合使用。而tio2-zno光催化无机抗菌材料在防细菌、防霉菌的场合无须与防霉性能较好的有机抗菌材料配合使用。它本身即具有强的防霉效应。(5)适用性和稳定性好tio2-zno对人安全无害，作为化妆品、牙膏填料、白色涂料等己得到广泛应用，tio2-zno光催化反应在常温常压下进行，反应过程中，tio2-zno本身并不消耗，其化学稳定性好，不会在光照、与卤素接触或加热条件下变色，抗菌性能持久，理论上可永久使用。(6)多功能性tio2-zno光催化反应不仅具有抗菌性能，而且分解环境中有害有机物、大气中的氮氧化物和硫化物，具有空气净化、污水处理、防污除臭等功能。此外，tio2-zno薄膜表面还具有超亲水效应，即具有防雾自清洁等功能。(7)需要光的照射tio2-zno光催化反应是光激起的反应，虽然只要有微弱的紫外光照射，如太阳光、荧光灯中所含的紫外光就可激起反应。但在无光照射时，不会发生光催化反应，tio2-zno也就不具有抗菌性能。3.1.3 影响纳米tio2-zno光催化抗菌性能的因素影响纳米tio2-zno光催化抗菌性能的因素简述如下：(1) tio2-zno的晶型和粒度(2) 光催化反应工艺条件(3) 负载材料(4) 金届离子和非金属离子掺杂(5) 采用有机物吸附剂(6) 显著影响杭菌效果的几点因素a 反应体系中o2的浓度b 溶液中的羟基自由基3.2 抗菌整理3.2.1 实验材料本次整理主要是将前面所制的溶胶整理到纯棉织物上,用以研究其抗菌性能。所选材料为经密485根/10cm、纬密287根/10cm的纯棉织物。规格为1010cm。3.2.2 试剂及仪器各种纳米tio2-zno混合水溶胶、h-ts-3型高压蒸气烘箱、mu505型台式轧车、水浴锅。3.2.3 整理工艺浸轧（轧余量80%90%） 预烘 （80、3min） 焙烘 皂洗 漂洗 烘干（80）3.3 抗菌实验3.3.1 试剂及仪器菌种：金黄色葡萄球菌；大肠杆菌。试剂：磷酸二氢钾；蒸馏水；琼脂粉；蛋白胨；氢氧化钠；盐酸；苯酚；来苏尔；牛肉膏。仪器设备：分光光度计；电热压力蒸汽灭菌锅；电热鼓风干燥箱；恒温恒湿培养箱；无菌工作台；数显恒温磁力搅拌器；玻璃恒温水浴；电子天平；三角烧瓶； 培养皿；试管；玻璃棒等。实验用样品：抗菌整理过的纯棉织物3.3.2 实验原理 在相同条件下，通过对同一规格的抗菌纯棉试样和非抗菌纯棉试样的实验样品中菌落数的测定，根据公式：抑菌率（%）=%，分析其抗菌效果。3.3.3 实验方法及操作步骤(无菌状态下操作)9(1)制备34g/100ml磷酸二氢钾缓冲溶液，用naoh溶液调节ph值为7.27.3，冷藏保存。实验前取1ml缓冲溶液用蒸馏水稀释至800ml，分别装入试管、烧杯、烧瓶，在1.034105pa、20下高温消毒15分钟，冷藏待用。(2)制备细菌培养液（营养肉汤）：蛋白胨1g，牛肉膏0.3g,氯化钠0.5g,琼脂粉2g,蒸馏水100ml,将除琼脂粉外的配料加热溶解后，以naoh调ph为7.27.3，0.1mpa蒸汽灭菌20min。(3) 制备固体培养基（营养琼脂）：蛋白胨1g，牛肉膏0.3g,氯化钠0.5g,琼脂粉2g,蒸馏水100ml,将除琼脂粉外的配料加热溶解后，以naoh调ph为7.27.3，加入琼脂粉，加热煮沸，使琼脂粉溶化，分装入烧瓶，封口，0.1mpa蒸汽灭菌20min。(4) 用分光光度计在475nm波长处测定营养肉汤中培养液的光密度为280，将该培养物用磷酸二氢钾缓冲液稀释至1000倍。(5) 无菌实验台灭菌：在进行无菌操作时,所用的实验材料、用具、实验台面、操作者的手均需消毒、灭菌、以保证无杂菌干扰。无菌操作台主要靠紫外灯照射灭菌。为了加强紫外线灭菌效果,在打开紫外灯前,可在无菌室内喷洒3-5%的石碳酸(苯酚)溶液,一方面使空气中附着有微生物的尘埃降落,另一方面也可以杀死一部分细菌。无菌室内的桌面和凳子可用2-3%的来苏尔擦洗,然后再开紫外灯照射,即可增强杀菌效果,达到灭菌的目的。操作者的手可以用60%的乙醇擦拭消毒。 (6) 取以上制备的细菌培养液5ml,加入到含70ml缓冲液的烧瓶中进行接种。 (7) 再移取1ml培养液用缓冲液稀释10倍和100倍,在培养皿中用琼脂制备倾点板.在37下恒温培养。(8) 将经过消毒的试样加入到接种过的烧瓶中,充分震荡,再移取1ml试液,用缓冲液稀释10倍和100倍,用琼脂制备倾点板,37下恒温培养。取以上制备的5ml细菌培养液，加入到含70ml缓冲溶液的烧瓶中进行接种并摇匀，再移取此试液1ml用缓冲液稀释10倍和100倍的稀释液，在培养皿中用琼脂制备倾点板，37下恒温培养48h，在菌落计数仪上记此菌落数x。 将经过消毒的试样加入到接种过的烧瓶中，在“往复振荡器”中充分振荡，再移取1ml试液，用缓冲液稀释10倍和100倍，用琼脂制备倾点板，37下恒温培养48h，在菌落计数仪上记此菌落数y。每次试验都同时用未经抗菌处理的织物作空白样，以确定在试验情况下细菌培养的有效性。3.3.4 菌种液浓度的选择 振荡瓶试验法在操作过程中有一个关键内容就是菌种浓度的选择，因为最后细菌培养的结果需用菌落记数仪记数，如果菌种液中细菌数目过多将无法记数，而细菌数目过少，又影响实验的准确性。一般选择菌种液浓度使最后记数结果在20020000之间，经参考有关资料，本实验确定营养肉汤中培养悬浊液浓度用分光光度计在475nm波长处测定光密度为280，可以满足实验要求。3.3.5 振荡时间的选择 振荡的目的是为了使抗菌试样与实验菌充分接触。许多有关资料中都认为：对于抗菌整理过的纯棉织物，振荡时间达30min时其培养基中的细菌即消失，而未经处理的参照样的培养基上的菌落数却随着振荡时间的延长而增加。因此本实验选择振荡时间为30min。3.3.6 培养时间的选择细菌的培养是指将细菌溶液用琼脂在培养皿中制备倾点板，在恒温、恒湿状态下使细菌成长繁殖为肉眼可见的菌团，以便于记数。一般培养时间为24h.在本实验中发现经过24h的培养,菌团尚未完全长成,故延长培养时间到48h。3.3.7 计算公式 抑菌率（%）=%式中：x 为振荡前的细菌数； y 为振荡后的细菌数。3.3.8 评价标准10 按照日本有关标准，抗菌制品与非抗菌制品抑菌率之差大于26%即为抗菌制品。3.4 结果与讨论 3.4.1 抗菌实验照片 图3-1和图3-2分别是放有抗菌织物和未放抗菌织物培养基的照片 图3-1 放有抗菌织物的培养基 图3-2 未放抗菌织物的培养基 由两副照片可以明显地看出，放有抗菌织物的培养基中几乎没有细菌生长，而未放抗菌织物的培养基中长出大量的细菌。说明整理后的抗菌织物具有很好的抑制细菌生长的作用。3.4.2 tio2-zno比例对抗菌性能的影响根据不同比例tio2-zno混合水溶胶细菌培养基中有无放抗菌织物试样，培养48h后，根据所测得培养基中菌