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超声波-微波合成具有抗菌和光催化性能的 ZnO/BiOBr 功能化棉织物

该研究发表于 Carbohydrate Polymers（2018），使用 XH-300 系列 开展 功能纺织品、抗菌材料 研究，关键结果包括降解率 92.5%；降解率 85%；抑菌率 99.9%。

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论文编号 347
应用方向 功能纺织品、抗菌材料、光催化自清洁、超声-微波合成、异质结、BiOBr
关键结果 降解率 92.5%
核心条件 温度 85°C / 60°C
论文编号
347
期刊
Carbohydrate Polymers
影响因子
10.723
中科院分区
1 区
发表年份
2018
DOI
10.1016/j.carbpol.2018.08.068
设备型号
XH-300 系列
作者单位
武汉工程大学；武汉工程大学 环境生态与生物工程学院，绿色化工过程教育部重点实验室；广州工程技术职业学院 石油化工工程系；河北北方学院 医学检验学院
Wuhan Institute of Technology; Key Laboratory for Green Chemical Process of Ministry of Education, School of Environmental Ecology and Biological Engineering, Wuhan Institute of Technology, Wuhan, 430205, PR China; Department of Petrochemical Engineering, Guangzhou Institute of Technology, Guangzhou, 510725, PR China; College of Lab Medicine, Hebei North University, Zhangjiakou, 075000, PR China
研究方向
功能纺织品 抗菌材料 光催化自清洁 超声-微波合成 异质结 BiOBr

事实快照

  • 论文：超声波-微波合成具有抗菌和光催化性能的 ZnO/BiOBr 功能化棉织物
  • 设备：XH-300 系列
  • 期刊与分区：Carbohydrate Polymers，中科院 1 区
  • 核心条件：温度 85°C / 60°C；微波功率 500 W；超声功率 800 W
  • 关键结果：降解率 92.5%；降解率 85%；抑菌率 99.9%
  • 用途：可作为 功能纺织品、抗菌材料 的论文证据页。

研究摘要

论文摘要指出，ZnO涂层织物因其抗菌和光催化自清洁性能而备受关注，但ZnO仅在紫外区光响应限制了其应用。本研究通过简便省时的超声-微波联合法合成了ZnO/BiOBr功能化棉织物。与ZnO涂层织物相比，ZnO/BiOBr涂层织物在可见光照射下的光催化活性显著提高，且未牺牲其抗菌活性。同时，该织物还表现出良好的抗细菌粘附和抗光腐蚀性能。二维BiOBr纳米片的引入不仅增强了可见光吸收，还降低了电子-空穴复合率，从而显著提高了涂层织物在可见光下的光催化自清洁性能。这种兼具抗菌和自清洁功能的ZnO/BiOBr棉织物在纺织、医药和化工领域具有广阔的应用前景。

研究背景与解决的问题

论文摘要指出，ZnO涂层织物因其抗菌和光催化自清洁性能而备受关注，但ZnO仅在紫外区光响应限制了其应用。

设备应用与实验条件

项目参数
温度85°C / 60°C
微波功率500 W
超声功率800 W
时间20 min / 15 min / 12 h

关键结果

降解率 92.5%
降解率 85%
抑菌率 99.9%
指标结果
降解率92.5%
降解率85%
抑菌率99.9%

机制/方法亮点

  • 超声-微波协同效应；微波介电加热：快速、均匀加热，促进反应动力学；超声空化效应：产生局部高温高压，促进纳米材料分散和异质结形成；协同优势：一步法实现BiOBr纳米片合成和ZnO纳米颗粒沉积，适合纺织品规模化生产 可见光响应增强机制；BiOBr带隙窄（~2.7 eV），可吸收可见光；[Bi2O2]层与Br原子层之间的内建电场加速光生载流子转移；ZnO/BiOBr异质结促进电子-空穴分离 抗菌机制；ZnO纳米颗粒（12.1 nm）释放Zn²⁺，破坏细菌细胞膜；光生ROS（活性氧物种）氧化细菌细胞壁；超亲水表面减少细菌粘附 光催化机制；可见光激发BiOBr产生e⁻-h+对；ZnO作为电子收集器和传输体，促进电荷分离；h+氧化RhB，•O2⁻和•OH辅助降解；氧空位捕获电子，抑制复合 抗光腐蚀机制；BiOBr纳米片保护ZnO免受光腐蚀；异质结促进电子快速转移，减少ZnO表面电子积累

应用价值

  • 核心技术亮点1：首次采用超声-微波协同一步法在棉织物上合成ZnO/BiOBr异质结，工艺简便省时
  • 核心技术亮点2：所制备织物兼具99.9%抗菌率和92.5%可见光降解率，双功能协同
  • 核心技术亮点3：ZnO纳米颗粒尺寸从478 nm降至12.1 nm，抗菌活性保持同时光催化大幅提升
  • 核心技术亮点4：该方法适合纺织品工业化生产，避免了高温对织物的损伤

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常见问题

这篇论文使用了哪种设备？
本研究使用 XH-300 系列。
研究的核心发现是什么？
该研究发表于 Carbohydrate Polymers（2018），使用 XH-300 系列 开展 功能纺织品、抗菌材料 研究，关键结果包括降解率 92.5%；降解率 85%；抑菌率 99.9%。
该研究发表在哪个期刊？
发表于 Carbohydrate Polymers，中科院 1 区。
引用信息
Ultrasonic-microwave synthesis of ZnO/BiOBr functionalized cotton fabrics with antibacterial and photocatalytic properties
Carbohydrate Polymers, 2018
DOI: 10.1016/j.carbpol.2018.08.068