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研究生: 郭諺融
Yen-Rong Kuo
論文名稱: 光觸媒粉體與其複合材料進行光催化氧化反應與抗菌性之研究
Photocatalyst and composite materials for applications of photocatalytic oxidation and antibacterial property
指導教授: 郭東昊
Dong-Hau Kuo
口試委員: 何清華
Ching-Hwa Ho
薛人愷
Ren-Kae Shiue
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 材料科學與工程系
Department of Materials Science and Engineering
論文出版年: 2016
畢業學年度: 104
語文別: 中文
論文頁數: 141
中文關鍵詞: 可見光光觸媒染料裂解不織布抗菌纖維
外文關鍵詞: anti-bacterium
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本論文主要是探討以混成高分子膜塗佈於不織布方式,將具有良好光催化與抗菌功能氧化鋅無機光觸媒形成混成膜塗佈在不織布上。接著針對塗佈薄膜進行製程改變,如各種光觸媒溶液、不同之濃度,並對於經過不同製程改善處理之不織布,以場發射式電子顯微鏡(FESEM)觀察纖維上光觸媒分布情形及混成膜表面形態。在光觸媒活性方面分析,採用以仿太陽光之鹵素燈作為光源,進行亞甲基藍染料光降解速率測定,並以大腸桿菌與金色葡萄球菌為基準,利用混成膜塗佈之不織布纖維進行抗菌能力測試。另外一方面,也將光觸媒粉體與高分子透過高分子加工方式形成抗菌纖維。同樣地測定抗菌纖維是否有光催化特性與抗菌能力。
實驗結果顯示,此方法所製備出重量比為40 wt% 薄膜不織布,光觸媒能成功附著上纖維上,本實驗的不織布披覆上混成膜,有極佳的光催化效率,在鹵素燈照射30分鐘後,對於100毫升的亞甲基藍(5 ppm)降解率可達90%以上。然而,在抗菌試驗中,比例為40 wt%光觸媒之混成膜不織布,於20W LED光源中,讓不織布與菌液充分震盪均勻,經過2小時後,混成膜之不織布達到無殘存的抗菌能力。在抗菌纖維方面,以重量比為5%的複合粉體所製備之抗菌纖維,經由日本抗菌標準法進行檢測,結果得到抗菌纖維對於金色葡萄球菌以及大腸桿菌能達99.9%之殺菌力。


This study was to investigate the hybrid coatings with photocatalytic and antibacterial functions on the non-woven fabric. The hybrid coatings contained the polymer of nylon and the inorganic powder of zinc oxide. The effects of the solid loading of inorganic powder and the the different inorganic powders on the photocatalysis of hybrid-coated non-woven fabric were studied with the morphological and optical analyses, photodegradation of methylene blue, and the antibacterial ability.
Experimental results show that three types of non-woven fabrics, e.g. 40 wt% of zinc oxide in 60% nylon to form the hybrid film on PET non-woven fabrics. The non-woven coated hybrid film in this work performed excellent photocatalytic efficiency. Under a halogen lamp, 100 ml methylene blue of 5 ppm could be degraded by 90% in 30 minutes. Meanwhile, the 40 wt% photocatalyst coated non-woven shocked in bacteria liquid under the light of 20W LED for 2 hours shows little bacteria survival under the oxidation of non-woven fabrics with hybrid film.
The melt-drawn hybrid fibers with 5% inorganic powder had also been performed. For antibateria test via the Japanese standard method, this hybrid fiber shows the bactericidal activity up to 99.9% for and Escherichia coli and Staphylococcus aureus.

目錄 摘要 I Abstract III 目錄 IV 第一章 序論 1 1-1前言 1 1-2 奈米材料 2 1-3 光觸媒介紹 4 1-4 有機-無機混成奈米複合材料 6 1-5 有機-無機奈米材料之製作 7 1-6 研究動機與目的 8 第二章 基礎理論與文獻回顧 10 2-1奈米粒子介紹 10 2-2 氧化鋅簡介 11 2-2-1氧化鋅性質 11 2-2-2氧化鋅製備 13 2-3 氧化銀簡介 13 2-3-1氧化銀性質 13 2-3-2氧化銀製備 14 2-4半導體光觸媒簡介 15 2-4-1 光觸媒 15 2-4-2 光催化機制 16 2-4-3 氧化鋅光催化原理 17 2-5 改善光觸媒之光催化效率 27 2-5-1添加金屬改質 27 2-5-2形成複合半導體之觸媒改質 35 2-6 光觸媒以基材固著之開發與應用 39 2-6-1 基材之選擇 39 2-6-2 光觸媒與其複合材料之應用性 43 2-6-3 光觸媒抗菌原理 48 2-6-4光觸媒應用於織物上之抗菌性 49 第三章 實驗步驟與相關儀器 53 3-1 實驗設備 53 3-1-1 粉體製備及製程相關設備 53 3-1-2 單螺桿混鍊機&切粒機 55 3-1-3 熔融紡絲機 55 3-2 實驗藥品 58 3-3 實驗流程 59 3-3-1 複合粉體製備 60 3-3-2 氧化鋅、氧化銀、比例1:0.2氧化鋅/氧化銀複合材料 61 3-3-3 複合粉體與高分子比例最適化 63 3-3-4 抗菌纖維 63 3-3-5 光催化實驗 64 3-4 熔融紡絲參數 66 3-5 分析儀器 67 3-5-1 表面分析 67 3-5-2 成分分析 69 3-5-3 結構分析 70 3-5-4 光學分析 70 3-6 抗菌試驗 71 3-6-1 配置標準培養液 71 3-6-2 培養實驗所需細菌 72 3-6-3 光源 72 3-6-4 抗菌步驟 72 3-6-5 針織布抗菌、保暖檢測 73 第四章 結果與討論 74 4-1 針對氧化鋅/氧化銀複合光觸媒材料結構鑑定 75 4-1-1 X-Ray Diffraction(XRD)繞射分析 75 4-1-2 X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) 76 4-1-3 高解析度場發射掃描式電子顯微鏡(SEM)表面型態觀察 80 4-1-4高解析度穿透式電子顯微鏡(HR-TEM)微觀結構觀察 82 4-1-5 紫外—可見光/近紅外光分析儀(UV-VIS Spectroscopy) 84 4-1-6 PL Spectroscopy 85 4-2 複合光觸媒於染料降解之探討 86 4-2-1 以氧化鋅為載體的複合粉體對亞甲基藍進行降解 86 4-2-2以亞甲基藍(MB)染料降解探討氧化銀與氧化鋅複合比例之最適化 88 4-3 Nylon-ZnO/Ag2O混成膜披覆之PET不織布 89 4-3-1混成膜披覆於PET不織布之表面分析 89 4-3-2 以Nylon-ZnO、Nylon-Ag2O和 Nylon-ZnO/Ag2O混成膜披覆於PET不織布上進行亞甲基藍染料降解 91 4-3-3 以亞甲基藍(MB)染料降解探討Nylon-ZnO/Ag2O混成膜披覆於PET不織布之最佳無機粉體比例 92 4-3-4 裂解染料之重複使用性探討 94 4-4 抗菌纖維 95 4-4-1 抗菌纖維之表面分析 95 4-4-2 在比例為1、3、5%無機複合粉體與高分子形成機能性纖維之表面分析 96 4-4-3 在比例為1、3、5% 無機粉體與高分子形成機能性纖維之物性分析 97 4-4-4 以亞甲基藍(MB)染料降解探討機能性針織布之光催化能力 98 4-5抗菌能力之探討 99 4-5-1 混成膜披覆之不織布的抗菌性 99 4-5-2 抗菌能力之重複使用性探討 107 4-5-3 探討抗菌針織布的抗菌性 109 4-5-4 PP纖維經加工處理前後抗菌性測試 112 第五章 結論 116 參考文獻 121

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無法下載圖示 全文公開日期 2021/01/29 (校內網路)
全文公開日期 本全文未授權公開 (校外網路)
全文公開日期 本全文未授權公開 (國家圖書館:臺灣博碩士論文系統)
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