Fotokatalytická aktivita vrstev v kontaktu s plynnou fází

Za stejných podmínek jako při testování fotokatalytické aktivity tenkých vrstev s rozdílným druhem architektury byly testovány i vrstvy s různým depozičním úhlem α.

Výsledky konverze pracovního plynu NO jsou shrnuty na obrázku 49:

Obr. 49 Výsledky analýzy fotokatalytické aktivity plynné fáze pro TiO₂ vrstvy s různým depozičním úhlem α

81

Nejmenší hodnoty konverze vykazují vrstvy s depozičním úhlem α = 0° (bez orientované struktury). Podobné výsledky jsou pozorovány i u vrstev deponovaných při depozičním úhlu α = 30° (pro obě depoziční metody). Nejvyšších hodnot konverze pracovní plynu NO dosáhly pak vrstvy s depozičním úhlem α = 70°. Pro obě depoziční metody byly obdrženy téměř stejné hodnoty fotokatalytické aktivity. Je třeba dodat, že stejně jako v předchozím experimentu jsou výsledky fotokatalytické aktivity vrstev v kontaktu s plynnou fází oproti průmyslově vyráběným fotokatalyzátorů velmi nízké.

Diskuse výsledků analýzy fotokatalytické aktivity vrstev v kontaktu s plynnou fází

Výsledky analýzy fotokatalytické aktivity vrstev v kontaktu s plynnou fází dobře korespondují s výsledky analýzy fotokatalytické aktivity vrstev v kontaktu s kapalnou fází.

Nejnižších hodnot fotokatalytické aktivity dosáhly vrstvy bez orientované struktury (α = 0°).

Jejich účinnost byla srovnatelná s vrstvami deponovanými při α = 30°. Nejvyšších hodnot pak pro obě analýzy fotokatalytické aktivity bylo dosaženo pro vrstvy s depozičním úhlem α = 70°.

Vrstvy deponované při α = 70° vykazují srovnatelné hodnoty konverze pracovního plynu, ačkoliv ta z vrstev deponovaná při RGCF má dvojnásobnou hodnotu podílu P/P₀, než její protějšek deponovaný při RGPP. Vrstva deponovaná metodou RGCF pro α = 30° má hodnotu podílu P/P₀ nejvyšší ze všech analyzovaných vzorků (viz obr. 47), přesto hodnota konverze pracovního plynu je téměř totožná s hodnotou konverze pracovního plynu pro vrstvy s depozičním úhlem α = 0°, které vykazují nejnižší hodnoty podílu P/P₀.

Na základě prezentovaných výsledků analýz je patrné, že přítomnost orientované struktury ve formě nakloněných sloupků má zásadní vliv na fotokatalytickou aktivitu TiO₂ vrstev. Vliv velikosti specifického povrchu a přítomnosti krystalické struktury není zanedbatelný. Domnívám se, že velikost fotokatalytické aktivity je výsledkem synergie zmiňovaných faktorů.

5.2.3 Sterilizační účinky

Na vybraných vrstvách proběhla analýza sterilizačních účinků. Jmenovitě se jednalo o vrstvy s depoziční úhlem α = 30°, 70° a 85°. Výsledky antibakteriálního testu na gramnegativní E. Coli jsou pro obě depoziční metody prezentovány na obr. 50 a 51:

82

Obr. 50 Výsledky antibakteriální testu na E. Coli pro vrstvy s různým depozičním úhlem deponovaných při metodě RGCF

Obr. 51 Výsledky antibakteriální testu na E. Coli pro vrstvy s různým depozičním úhlem deponovaných při metodě RGPP

Z obou předchozích obrázků je patrné, že hodnoty baktericidního podílu v čase jsou pro všechny analyzované vrstvy srovnatelné jak z hlediska depozičního úhlu α, tak depoziční metody. Po 150 minutách ozařování bylo více jak 95% bakterií inhibováno na všech pozorovaných vzorcích. Nejlepšího sterilizačního účinku u vrstev deponovaných při RGCF dosahuje vrstva s depozičním úhlem α = 85°, kde po 150 minutách ozařování nebyla pozorována žádná z bakteriálních kolonií. Vrstva se stejným depozičním úhlem dosáhla nejlepších výsledků i pro vrstvy deponované při RGPP, kdy bylo inhibováno 97%

bakteriálních kolonií po 150 minutách ozařování. Na obrázcích 52 a 53 jsou prezentovány výsledky dosažené při analýze sterilizačního účinku na grampozitivní staphylococcus aureus TiO2 vrstev s různým depozičním úhlem α.

83

Obr. 52 Výsledky antibakteriální testu na Staph. Aureus pro vrstvy s různým depozičním úhlem deponovaných při metodě RGCF

Obr. 53 Výsledky antibakteriální testu na Staph. Aureus pro vrstvy s různým depozičním úhlem deponovaných při metodě RGPP

Stejně jako u výsledků analýzy sterilizačních účinků s TiO₂ vrstvami s různým druhem strukturní architektury je z porovnání sterilizačního účinku vrstev s různým depozičním úhlem α patrné, že baktericidní podíl pro grampozitivní Staph. Aureus je v porovnání s baktericidním podílem pro gramnegativní E. Coli znatelně vyšší. Z obrázků 52 a 53 je jasně vidět, že k inhibici dochází již v prvních minutách ozařování. Již ve dvacáté minutě ozařování je u všech vzorků více jak 95% kolonií zabito a do dvou hodin není u žádného ze vzorků pozorována bakteriální kolonie. Nebyly pozorovány zásadní rozdíly ve výsledkách analýzy sterilizačního účinku v závislosti na velikosti depozičního úhlu α a depozičních metod.

Nejlepšího výsledku sterilizačního účinku pro vrstvy deponované při RGCF (obr. 52) dosáhla vrstva s depozičním úhlem α = 85°, kde již po hodině ozařování nebyla pozorována

84

žádná z bakteriálních kolonií. U vrstev deponovaných při RGPP (obr. 53) dosáhla stejného výsledku taktéž vrstva s depozičním úhlem α = 85°, ačkoliv je z daného obrázku patrné, že vrstva deponovaná při hodnotě depozičního úhlu α = 30° měla po dvaceti minutách nejvyšší hodnotu baktericidního podílu. Přesto v šedesáté minutě byly stále pozorovány jednotlivé bakteriální kolonie na krevním agaru.

Na obrázcích 54 a 55 jsou uvedeny výsledky analýzy sterilizačního účinku TiO2 vrstev s různým depozičním úhlem pro grampozitivní bakterii MRSA. V tomto měření došlo bohužel při manipulaci se vzorkem deponovaným při α = 30° metodou RGCF k poškození, a proto ho nebylo možné analyzovat.

Obr. 54 Výsledky antibakteriální testu na MRSA pro vrstvy s různým depozičním úhlem deponovaných při metodě RGCF

Obr. 55 Výsledky antibakteriální testu na MRSA pro vrstvy s různým depozičním úhlem deponovaných při metodě RGPP

85

Z předchozích dvou obrázků je patrné, že u všech analyzovaných vzorků je pozorován silný inhibiční efekt již v prvních třiceti minutách ozařování. Ve 40. minutě ozařování je pak více jak 90% bakteriálních kolonií zabito. V 80. minutě ozařování je u některých vzorků pozorován menší počet bakteriálních kolonií v maximálním počtu 3% oproti původnímu počtu bakteriálních kolonií. Nebyl prokázán vliv velikosti depozičního úhlu α ani depozičních metod RGCF a RGPP na hodnotu baktericidního podílu.

Jak pro vrstvy deponované metodou RGCF, tak pro vrstvy deponované metodou RGPP, nejlepších výsledků dosáhly vrstvy s depozičním úhlem rovným α = 85°, kde po 80 minutách ozařování nebyla pozorována žádná z bakteriálních kolonií.

Z prezentovaných výsledků je jasně pozorovatelný nárůst hodnot baktericidního podílu (a tím i sterilizačního účinku) při experimentech s grampozitivními typy bakterií (Staph. Aureu, MRSA) v porovnání s gramnegativním typem bakterie (E. Coli).

Nejlepších výsledků baktericidního podílu v závislosti na čase dosáhly vrstvy s vysokým depozičním úhlem α = 85°, ačkoliv z pohledu depoziční metody (RGCF, RGPP) a daného depozičního úhlu nebyly pozorovány významné rozdíly ohledně sterilizačního účinku TiO₂ vrstev.