社会工业的进步无疑会伴随着能源匮乏与环境污染等问题,水源性致病微生物污染已经严重威胁到了全人类的健康发展,因而急需开发一种高效的抗菌技术来遏制环境中的细菌滋生。鉴于此,以自然界的太阳能为驱动力,利用半导体光催化来降解染料与灭活病原体微生物的相关研究,已成为半导体光催化研究的一个重要方向。Bi_5O_7NO_3由于其独特的层状结构、合适的可见光吸收能隙、复杂可调的能带杂化结构,在光催化抗菌领域展现出了十分广阔的应用前景。本文基于Bi_5O_7NO_3的层状结构特性,以改善材料的可见光吸收能力和降低材料中光生电子-空穴的重组效率为目标,设计了表面改性与构造异质结构两种不同的改性方法。1)采用简便的水热合成法,通过调节反应初始selleckchem JNJ-42756493溶液中的p H值来控制材料的形貌尺寸与表面缺陷浓度,以获得具有较高光催化抗菌活性的表面改性Bi_5O_7NO_3。实验结果表明,通过调控OH~-浓度来控制Bi_5O_7NO_3的形貌尺寸、氧空位缺陷浓度和多价态铋的相对含量,是提高Bi_5O_7NO_3光催化活性的关键。研究了样品在可见光照射下对有机染料的去除效果。其中,控制初始溶液p H值为8.0时的B-p8,由于其具有较小的晶粒尺寸,较高浓度的氧空位和多价态Bi协同作用,表现出最优的性能,模拟可见光照射30 min内对20 mg/L MO的吸附率高达92%;照射7 h后对20 mg/L Rh B的降解率超过90%。2)探讨表面改性Bi _5O_7NO_3对于E.coli和S.aureus的光催化抗菌活性。抗菌实验发现其抗菌效果与光催化活性成正比。抗菌性能最优的B-p8样品在浓度分别为0.5 mg/m L和0.8 mg/m L时,对E.coli和S.aureus的抗菌率均可达99%以上。此外,通过抗菌机制探讨实验揭示了表面改性Bi_5O_7NO_3的抗菌机制为光催化产生ROS抗菌,且其抗菌主要的活性物质为·OH,·O_2~-。3)结合水热与共沉淀两种合成方法,通过在片状Bi _5O_7NO _3的表面定量沉积Z n O纳米颗粒,合成了一系列具有S型异质结的ZnO/Bi _5O _7NO _3复合光催化剂,进一步提升了材料的抗菌性能。分析结果表明,Bi_5O_7NO_3与ZnO的成功耦合,能够有效增强材料的界面电荷转移效率及光生电荷载流子的分离效率。同时,ZnO的负载可能引入新的能带能级致使复合材料的带隙缩小,光吸收边缘明显向可见光区移动,显著提升了材料的可见光利用率。4)通过抗菌实验对异质结ZnO/Bi _5O_7NO _3复合材料的光催化性能进行了探讨。S型ZnO/Bi_5O_7NO_3异质结材料具有优异的抗菌活性,当ZnO的负载量达到2 0%时,完全灭活E.coli和S.aureus所需的样品浓度分别为0.04 mg/m L和0.06 mg/m L,其抗菌效率分别为表面改性Bi_5O_7NO_3的12.2倍和13.3倍。genetic correlation此外,通过探讨抗菌机制可知异质结ZnO/Bi_5O_7NO_3在光照条件下产生的ROS仍为主要抗菌方式,且优异的抗菌性能是·OH、·O_此网站2~-和H_2O_2三种活性物质共同作用的结果。