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第 9 期 张静涛，等: TiO 2 纳米复合材料抗菌性能
持膜上并干燥，进行透射电子显微镜测试；采用紫
外可见分光光度计（UV-Vis）分析样品的光吸收性
能，以 BaSO 4 为基底，扫描波长范围为 200~800 nm；
采用荧光分光光度计分析样品的发光性能；采用 X
射线光电子能谱仪（XPS）分析样品中所含有的
元素。
1.4 羟基自由基检测
采用对苯二甲酸（TA）为荧光探针检测•OH
操作方法如下：取 60 mg Au/TiO 2 复合材料置于
250 mL 规格的玻璃烧杯中，向烧杯中加入 60 mL
TA-NaOH 溶液，将烧杯置于氙灯光源下磁力搅拌，
在不同时间点分别取 6 mL 混合溶液 12000 r/min 离心
取上清液。对照实验为黑暗条件下处理混合溶液。以
上离心得到的上清液用荧光光谱仪测定荧光强度。
1.5 抗菌性能检测
大肠杆菌细胞培养及光催化生物抗菌实验具体
步骤参考文献[26]。其中大肠杆菌单菌落于液体 LB
培养基中过夜培养，悬浮于 PBS 中，调整菌浓度大
12
约为 2×10 CFU/L 以用于光催化实验。光催化生物
灭菌实验中所用光源为氙灯，用滤波片滤除紫外和
红外光，剩余 400~700 nm 波长范围。实验中光照强
2
度大约 30 mW/cm 。实验中所用材料的质量浓度是
1 g/L。以未煅烧的 Au/TiO 2 为对照。所有抗菌实验均
在室温下进行。大肠杆菌存活率用以公式（1）计算：
细菌存活率/%= N(t)/N(t 0 )×100
式中，N(t)为不同处理时刻点的菌落数；N(t 0 )为未处
理样品的菌落数。
2 结果与讨论
2.1 XRD 分析
合成的材料在不同温度煅烧后的 XRD 谱图见
图 1。
图 1 Au/TiO 2 纳米复合材料的 XRD 谱图
Fig. 1 XRD patterns of Au/TiO 2 nanocomposites
如图 1 所示，样品的晶相随着煅烧温度的升高，
逐渐由无定形态到锐钛矿相再到金红石相转变。材
·1513·
料在未煅烧和煅烧温度为 200 ℃时呈无定形型态，
当温度升高到 300 ℃时呈纯锐钛矿相，2=25.3°、
37.8°、48.0°、53.8°和 62.7°均对应着锐钛矿相 TiO 2
材料的特征衍射峰(JCPDSNo.21-1272)，即图 1 底部
黑色实线。而煅烧温度为 600 ℃时基本呈纯金红石相，
其 2=27.1°、35.7°、41.2°、43.9°和 54.1°均对应着金
红石相 TiO 2 材料的特征衍射峰(JCPDSNo.76-0320)，
[37] ， 即图 1 底部黑色虚线。在 400、450 和 500 ℃煅烧后，
随着温度的升高样品中锐钛矿相逐渐减少而金红石
相逐渐增加，并且金红石相的半峰宽逐渐变窄，说
明随着温度升高样品的结晶度越来越好。从 450 和
500 ℃两条曲线对比来看，450 ℃煅烧后样品中以锐
钛矿相为主。500 ℃煅烧后的样品以金红石相为主。
一般情况下，对于 TiO 2 单纯锐钛矿相的催化活性比
单纯金红石相高，实验中发现锐钛矿相和金红石相
以一定比例组成的混晶催化效果优于单纯相 [38] 。另外
结晶度较好的样品可能由于其晶格结构缺陷减少导
致光生电子-空穴对复合的中心减少，催化活性也有
一定程度的提高 [39] 。样品中由于金的含量较少（摩
尔分数 0.3%），因此图中没有金对应的 XRD 峰。
2.2 XPS 分析
材料 Au/TiO 2 450 ℃煅烧后的 X 射线光电子能
谱分析见图 2。
图 2a 中可知材料含有 Ti、Au、O 元素。图 2b~d
（1） 中分别是各元素的能谱分布图，其中 Ti 2p 最大的峰
位置在结合能 458.0 eV 处 [37] ，O 1s 结合能在
529.5 eV [37] ，而 Au 4f 结合能分别位于 83.0 和 86.75
eV [40] 。XPS 测试显示 n (Au)/n (Ti)=0.005。