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从材料粒径角度分析纳米氧化锌抗菌剂的抗菌机理
发布时间：
2022-07-28 21:10
来源：
广州晶傲
纳米氧化锌抗菌剂由于其颗粒的细微化，致使其具有更加优越的光催化抗菌性能。首先，从光催化型抗菌剂的抗菌机理看，抗菌效率和抗菌能力与体系产生的自由基浓度密切相关，而自由基浓度则与光生电子浓度有关。随着氧化锌ZnO颗粒粒径的减少，表面原子数所占比例迅速增加，光吸收效率明显提高，从而增加了表面光生电子-空穴对的生成浓度。其它氧化锌ZnO颗粒粒径对光生电子—空穴对的复合率有很在影响。粒径越小，电子或空穴从内部扩散到表面所需的时间越微越微越短，从而在晶体内部复合几率就越低。由于只有表面的电子或空穴才能够产生自由基，具有杀灭微生物的能力，因此粒径越小越有利于纳米氧化锌ZnO抗菌性能的发挥。再次，在光催化型抗菌剂的作用过程中，氧化锌ZnO晶体晶粒表面的H2O和OH-基团数直接影响抗菌剂的抗菌效果。因此，氧化锌ZnO晶体粒径越小，比表面积则越大，单位质量表面的OH-等基团密度就越高，与光生电子或空穴反应生成的活性氧类就越多，抗菌效率也就越高。
最后，根据能带理论，半导体价带的能级代表半导体空穴的氧化电位的极限，任何氧化电位在半导体价带以上的物理理论上都可被光生空穴氧化。半导体导带的能级代表半导体电子还原电位的极限，任何还原电位在半导体导带以下的物质理论上均可被光生电子还原。由于光催化型抗菌剂是N型半导体，加之纳米材料的小尺寸效应，光生电子—空穴被严格限制在一个小尺寸的势阵中，从而导致导带和偶像带能级由连续变成分散，能隙的增大，使导带能级负移，价带能级正移，显著加强了材料的氧化还原能力，提高了光催化型抗菌剂的抗菌活性和抗菌效率。
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