赵悦悦
摘 要：本文主要通过利用一种简单的水热法制备出了二氧化钛纳米棒。并充分利用微量稀释法对二氧化钛纳米棒对绿脓杆菌实际的抗菌性能进行了研究，通过研究可以发现，二氧化碳纳米棒队绿脓杆菌具有非常明显的抗菌效率，其对绿脓杆菌实际的抗菌效率能够达到95%以上。本文主要通过一种简单的水热法制作出了二氧化钛半导体纳米棒材料，该样品实际上是一种钛矿晶相，这种形式能够有效促进样品光催化活性的发挥。通过紫外线照射，够进一步提升样品灭杀绿脓杆菌的效果。
关键词：二氧化碳纳米棒 水热法 抗菌性能
中图分类号：TQl74 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）06（a）-0099-02
1 实验部分
1.1 材料及仪器
在实验过程中主要使用了硫酸钛、乙二胺、无水乙醇、柠檬酸等试剂。另外还用到了LB培养基以及MH培养基，磷酸盐缓冲液、绿脓杆菌标准株[1]。
主要用到的实验仪器有扫描电子显微镜、x射线粉末衍射仪、立式压力蒸汽灭菌器、紫外分光光度计等相关设备。
1.2 制备二氧化钛纳米棒
首先将硫酸钛以及柠檬酸溶解剂在适量的离子水中进行溶解。经过充分搅拌后，依次向溶液中加入乙二胺和乙醇。再搅拌30min后将其至于反应釜中，然后在180摄氏度反应环境温度下静置8h。将反应后产生的沉淀充分利用无水乙醇以及去离子水进行反复洗涤。将最终所得的产物在60摄氏度干燥箱温度下干燥处理12小时，最终得到的样品即是二氧化钛纳米棒。
1.3 抗菌性能测试
首先充分利用微量稀释法来针对二氧化钛纳米棒样品最低抑菌浓度进行测试。
（1）首先将保存蛮好的绿脓杆菌标准株放置在LB培养基上， 并将其置于37摄氏度的环境下培养24h。然后将其中的单克隆菌落挑选出来放置在MH培养基中，并在37摄氏度温度环境下进行震荡过夜培养。将过夜的菌液利用MH培养基稀释液进行稀释，并严格的按照90μL/孔容量将其加入到96孔板中[2]。
（2） 称取适量二氧化钛粉末， 并将其置于磷酸盐缓释剂中，按照一定浓度配制成悬浮液，然后利用高压锅将悬浮液在120摄氏度饱和蒸汽下进行灭菌处理20min。随后将其放置在无菌操作台上，并利用365nm紫外光照射两小时，最后按照10μL/孔大容量将其加入到菌液中，这样就能够得到浓度分别为0、0.1、0.15、0.2、0.25、0.5mg/ml的二氧化钛纳米棒混合液;将混合液在37摄氏度、170r/min的条件下进行24h培养处理;然后充分结合光密度实际测试数值就可以计算出最低抑菌浓度。
1.4 样品表征
充分利用射线粉末衍射仪针对样品在2θ处于10°-70°范围内的衍射峰进行测试;然后利用扫描电子显微镜对样品实际的外貌特征进行观察，然后利用波长在600nm未知的紫外线分光光度计来测定绿脓杆菌实际浓度。
2 结果与讨论
2.1 晶相其形貌分析
二氧化硅的晶相和形貌会对其性能造成一定的影响。而实际的反应时间以及反应温度会对晶相和形貌产生决定性作用。通过多次的实验发现，如果将水热反应实际温度调节到180摄氏度，而将整个反应时间设置为6小时，最终得到的二氧化钛纳米棒样品晶相其形貌完全符合要求。而如果水热反应过程中温度过低，最终得到的是非锐钛矿晶相，而这种晶相对于样品抗菌性能非常不利。另外，如果整个水热反应时间过短，最终得到的纳米棒形貌不能保持完整状态，由此也会对样品的抗菌性能造成影响。通过对最佳反应条件下二氧化钛纳米棒x射线粉末衍射图像进行观察后可以发现，样品的衍射峰与标准锐钛矿相完全一致，这也充分说明，本次制备的样品为锐钛矿相。该相态下的二氧化碳具有更好的光催化效果，因此在紫外光照射下就能够充分发挥出抑菌作用。
2.2 样品抑菌性能分析
将经过培养的绿脓杆菌作为目标菌种，然后将不同浓度下二氧化钛纳米棒溶液利用紫外光照射两小时，在此情况下来测试不同浓度下样品对绿脓杆菌的抑菌性能效果。通过对测试结果进行统计分析可以发现，利用细菌存活率100%参照对比的情况下，二氧化钛纳米棒浓度的不断升高，会导致绿脓杆菌存活率不断下降，这也能够充分说明二氧化钛纳米棒样品在经过紫外光照射后具有了较强的杀菌作用。而当二氧化钛纳米棒样品浓度达到0.2mg/ml的时候，绿浓杆菌实际的存活率仅仅能达到28.7%，如此就能够充分说明，如果在细菌溶液中即使剂量很小的二氧化钛，纳米棒样品，也完全能够起到很好的杀菌效果。而随着二氧化钛纳米棒浓度的增加，当其浓度达到0.5mg/ml到时候，绿脓杆菌实际的存活率僅仅达到了4.5%，细菌样品中的细菌基本上完全被杀死。
2.3 样品抑菌性能机理
为了进一步了解二氧化钛样品抑菌性能性能，通过下图1对二氧化钛纳米棒光催化灭菌机理进行了详细描述。当二氧化碳纳米棒处在365nm紫外光照射条件下到时候，二氧化钛纳米棒价带中的光生电子就会经过激发而转移到其导带中，把二氧化钛纳米棒在空气中吸收的氧气在这种状态下就会大量吸附电子，从而形成超氧自由基和羟基自由基。另外，一些存留在二氧化钛纳米棒中的价带光生空穴就会与溶液中的水以及氢氧根离子发生化学反应最终生成了羟基自由基。溶液中的细菌会受到活性氧物质攻击，从而导致细菌的细胞壁遭到破坏，与此同时，细胞的各种组成物质也会被逐渐分解，最终导致细菌被灭杀，由此就起到了很好的灭菌效果。
3 结语
本文通过一种简单的水热法制备出了一种均一形貌、单分散的二氧化钛纳米棒样品。如果不对样品进行煅烧处理就会得到锐钛矿相。然后将锐钛矿相的二氧化钛纳米棒样品利用365nm紫外光进行照射处理，这样二氧化钛纳米棒样品就能够具备良好的灭杀绿脓杆菌效果，而且随着二氧化钛纳米棒浓度的不断增加，其实系灭菌的效果也会逐渐提升。把二氧化钛纳米棒样品实际浓度达到0.5mg/ml的时候，二氧化钛纳米棒能够有效的将绿脓杆菌从活力抑制在4.5%以下，在这种情况下，能够为制备出具有更好的抗菌性能等纳米材料提供一种高效、可行的途径。
参考文献
[1] 田雨，冯娟娟，王秀琴，步亚南，罗川南，孙敏. 二氧化钛纳米棒用于固相微萃取涂层的研究[A]. 中国化学会.第21届全国色谱学术报告会及仪器展览会会议论文集[C].中国化学会：，2017：1.
[2] 蔡金光，齐利民. 基于二氧化钛纳米棒阵列结构的自清洁宽波段全方向减反射涂层[A]. 中国化学会.中国化学会第十三届胶体与界面化学会议论文摘要集[C].中国化学会：，2011：1.
[3] 李萌.银掺杂TiO_2纳米棒阵列的制备、抗菌及光催化性能研究[D].太原理工大学，2016.
