流感病毒H1N1的光催化灭活研究

论文摘要

流感一直是一种危害性极大的病毒性急性呼吸道传染病。目前预防流感的唯一有效措施是疫苗接种,但至今尚未研制出能有效控制流感的疫苗。因此,在进行新流感疫苗研制的同时,开发广谱、高效、环境友好的流感病毒灭活剂,对预防流感的传染具有十分重要的意义。利用光催化剂的强光催化氧化性能,杀灭空气中和溶液中流感病毒可能是一种有效的方法。本论文用改进的溶胶-凝胶法制备出TiO2溶胶,并通过对其干燥、改性制备出了纳米TiO2粉体和TiO2薄膜样品。以流感病毒H1N1 为模型反应物,考察了粉末催化剂样品在溶液中和365nm 紫外光照射下对病毒的灭活性能,及薄膜催化剂样品在空气中和荧光灯照射下对病毒的灭活性能。采用血凝效价实验和透射电镜观察,并结合对催化剂样品的XRD 分析、N2吸附性能测定及催化剂在实验条件下的表面Zeta 电势测量结果,探讨了催化剂用量、焙烧温度、比表面积和表面电性与其病毒灭活性能的关系,并对灭活过程进行了观察和探讨。论文得到如下重要结果和结论（:1） 在60min内单纯365nm紫外光对H1N1没有明显灭活效果;无光照下,TiO2对H1N1 通过吸附有一定的灭活作用,但效果较差;而在365nm 紫外光照射和TiO2催化剂同时存在下,H1N1 病毒能被快速有效地杀灭。（2） 铜和银离子掺杂、铂修饰、超强酸化能改变TiO2 悬浮液对H1N1 的灭活速率,其中超强酸化样品的性能最佳。（3） 悬浮液的pH 值和催化剂的Zeta 电势对其病毒灭活性能有显著影响。当溶液的pH 值高于催化剂的等电点时,催化剂颗粒由于荷负电对H1N1 有好的吸附能力,催化剂的灭活性能增强。（4） TiO2对H1N1 的光催化灭活作用开始发生在H1N1 的纤突部分,破坏纤突部分就可导致H1N1 的失活。随着光照时间延长,H1N1 病毒分子发生变形、破裂,直至变成了有机碎片和被矿化。（5） 在荧光灯照射下TiO2薄膜也能对空气中的H1N1 产生光催化灭活作用,60min 灭活率达87.5 %,180min 可使之完全灭活。只用荧光灯或只用膜催化剂都不能使H1N1 有效灭活。本论文创新性在于,首次把光催化方法用于流感病毒H1N1 的灭活,并发现TiO2的光催化作用不仅可以使H1N1 失去活性,而且可完全破坏其分子结构,甚至使其矿化。还发现催化剂颗粒的Zeta 电势对悬浮液中TiO2 吸附和光催化灭活H1N1 有很大的影响,TiO2薄膜在荧光灯照射下也能够杀灭空气中的H1N1病毒。证实超强化可以进一步改善TiO2对H1N1 的灭活性能。这些发现和研究结果对开发流感病毒H1N1 灭活技术具有重要的理论和实际意义。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1.1 流感的疫苗与药物防治
• 1.2 常规消毒方法
• 1.2.1 杀菌能力及消毒持久性
• 1.2.2 消毒副产物及其毒性
• 1.3 光催化技术
• 1.3.1 光催化研究概况
• 1.3.2 光催化基本原理
• 1.3.3 微生物和癌细胞光催化杀灭的应用
• 1.3.3.1 细菌的杀灭
• 1.3.3.2 癌症的治疗
• 1.3.3.3 病毒的灭活
• 1.3.4 微生物光催化杀灭的影响因素
• 1.3.4.1 盐
• 1.3.4.2 浑浊
• 1.3.4.3 其它氧化剂存在
• 1.3.4.4 照射时间
• 1.3.4.5 温度
• 1.3.4.6 掺杂
• 1.3.5 光催化导致细胞死亡的机制探讨
• 1.3.5.1 氧化剂作用
• 1.3.5.2 细胞壁（膜）结构破坏
• 1.3.5.3 蛋白质变异
• 1.3.5.4 化学组分变化
• 1.3.5.5 DNA 或RNA 破坏
• 1.3.5.6 自我修复
• 1.4 论文的立题依据
• 1.4.1 研究意义
• 1.4.2 光催化灭活流感病毒H1N1 的可行性
• 1.5 研究内容和实验方案
• 第二章 实验部分
• 2.1 病毒样本和化学试剂
• 2.1.1 H1N1 病毒
• 2.1.2 主要生化试剂
• 2.2 催化剂制备
• 2粉体的制备'>2.2.1 TiO₂粉体的制备
• 2薄膜的制备'>2.2.2 TiO₂薄膜的制备
• 2.3 光催化实验
• 2粉体光催化剂'>2.3.1 TiO₂粉体光催化剂
• 2薄膜光催化剂'>2.3.2 TiO₂薄膜光催化剂
• 2.3.3 血凝实验
• 2.4 催化剂表征
• 2 ZETA 电势测定'>2.5 TIO₂ ZETA 电势测定
• 2.6 病毒形貌观察
• 2.7 实验流程图
• 2对 H1N1 的光催化灭活研究'>第三章 悬浮液中 TIO₂对 H1N1 的光催化灭活研究
• 2对流感病毒H1N1 的光催化灭活作用'>3.1 TIO₂对流感病毒H1N1 的光催化灭活作用
• 2用量的影响'>3.2 TIO₂用量的影响
• 2焙烧温度的影响'>3.3 TIO₂焙烧温度的影响
• 3.4 催化剂表面电性的影响
• 3.5 反应过程中H1N1 形态的变化
• 3.6 小结
• 2对 H1N1 的灭活'>第四章 离子掺杂和超强酸化 TIO₂对 H1N1 的灭活
• 2灭活H1N1 性能的影响'>4.1 金属离子掺杂对TIO₂灭活H1N1 性能的影响
• 4.1.1 银离子掺杂
• 4.1.2 铜离子掺杂
• 2灭活H1N1 性能的影响'>4.2 铂修饰对TIO₂灭活H1N1 性能的影响
• 2对H1N1 的灭活性能'>4.3 超强酸TIO₂对H1N1 的灭活性能
• 4.4 小结
• 2薄膜对 H1N1 灭活性能'>第五章 TIO₂薄膜对 H1N1 灭活性能
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 发表文章目录