本發(fā)明屬于有害微生物消殺材料，具體涉及一種負(fù)載銅粒子的二硫化鉬納米花復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、細(xì)菌感染是對(duì)人類健康的嚴(yán)重威脅，在全球范圍每年大量的人死于傳染性疾病如細(xì)菌性肺炎、細(xì)菌感染性敗血癥和嚴(yán)重的細(xì)菌感染傷口。傳統(tǒng)抗生素的誤用或過度使用使得抗生素治療方式對(duì)于這些細(xì)菌性疾病正在變得無效，同時(shí)大大增加了治療細(xì)菌疾病的成本。因此，開發(fā)一種高效、穩(wěn)定且低成本的抗菌劑是當(dāng)今面臨的重要問題。

2、近年來，新型納米材料的高抗癌和抗菌性能在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛關(guān)注。由于納米材料的形狀和尺寸的影響以及高比表面積，使得這些材料的化學(xué)和物理特性與它們的體積有很大的不同。納米材料在滅菌消毒過程中，存在金屬離子釋放、物理損傷、氧化應(yīng)激等滅菌機(jī)制，具有效率高，殺菌能力強(qiáng)，耐久性好，二次污染少等優(yōu)點(diǎn)。

3、二硫化鉬（mos2）作為一類新興的半導(dǎo)體材料，表現(xiàn)出許多優(yōu)異特性，包括強(qiáng)可見光吸收、生物相容性、熒光猝滅特性等。二硫化鉬是典型的過渡金屬硫族化合物，其禁帶寬度根據(jù)尺寸大小在1.2-1.9?ev之間。光響應(yīng)范圍可以覆蓋到大部分可見光區(qū)域甚至到近紅外區(qū)域。因此其在光催化產(chǎn)氫、污染物降解、光催化殺菌等方面均有良好的應(yīng)用潛力。同時(shí)二硫化鉬也可作為一種助催化劑與其他抗菌材料結(jié)合使用。

4、另外納米材料改性及復(fù)合化也是新型材料的重要發(fā)展方向之一，通過其各組分間的協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)控制納米粒子的穩(wěn)定性、提高能源利用率、提升材料活性等目的?，F(xiàn)今廣泛應(yīng)用的納米銀（ag）材料在滅菌消毒領(lǐng)域效果顯著，但ag作為貴金屬材料，成本較高，相比之下過渡金屬更廉價(jià)易得，特別是納米銅（cu）材料，在抗菌應(yīng)用方面也有良好表現(xiàn)，且銅是人體正常代謝的微量元素之一，單質(zhì)cu也無毒。但cu2+在水體中也容易流失，因此如何設(shè)計(jì)一種簡單有效的方法可以將銅納米粒子負(fù)載至二硫化鉬材料表面，在發(fā)揮cu抗菌效果，同時(shí)減少cu2+流失的復(fù)合抗菌材料是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述技術(shù)問題，本申請(qǐng)的目的在于提供一種負(fù)載銅粒子的二硫化鉬納米花復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用，本發(fā)明利用光化學(xué)沉積法使銅納米粒子均勻生長在制備的二硫化鉬納米化材料上，兩者協(xié)同作用提高了殺菌效率。

2、為達(dá)到上述目的，提出以下技術(shù)方案：

3、一種負(fù)載銅粒子的二硫化鉬納米花復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：

4、步驟1：鉬鹽和硫源溶于超純水中，混合均勻后加堿液調(diào)節(jié)ph至中性，所得混合溶液轉(zhuǎn)移至具有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，高壓反應(yīng)釜密閉后再放入120~220?℃烘箱中進(jìn)行水熱反應(yīng)12~30?h，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，離心、洗滌、干燥，得到三維花狀結(jié)構(gòu)的二硫化鉬納米花材料；

5、步驟2：將步驟1所得二硫化鉬納米花材料超聲均勻分散于超純水中，再加入銅離子溶液混合，經(jīng)超聲混合均勻后移入光反應(yīng)器中，通過氮?dú)夤呐荼３譄o氧條件，在光照和攪拌下，注入還原性溶液，于室溫下持續(xù)攪拌反應(yīng)60-120min后結(jié)束光沉積反應(yīng)；其中，控制光源波段為可見光波段420-630?nm，光照功率100-400w；

6、步驟3：步驟2反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液進(jìn)行離心分離得到沉淀物，分別用超純水和無水乙醇洗滌去除殘留鹽分，干燥，得到具有三維結(jié)構(gòu)的負(fù)載銅粒子的二硫化鉬納米花復(fù)合材料。

7、進(jìn)一步地，步驟1中鉬鹽和硫源的投料摩爾比為1:1.5-4，優(yōu)選為1:2-2.5。

8、進(jìn)一步地，步驟1中鉬鹽為鉬酸鈉或鉬酸銨，所述的硫源為硫化銨、硫脲、硫代尿素、硫代乙酰胺或硫代硫酸鈉，鉬鹽和硫源兩者在超純水中溶解的總摩爾濃度是0.1-1mol/l，優(yōu)選為0.5-0.6mol/l。

9、進(jìn)一步地，步驟1所述堿液是氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉或碳酸氫鈉的水溶液。

10、進(jìn)一步地，步驟1水熱反應(yīng)溫度是180-200℃，反應(yīng)時(shí)間是20-25h。

11、進(jìn)一步地，步驟2中銅離子是由銅鹽提供，銅鹽為氯化銅、硝酸銅、磷酸銅、醋酸銅中的至少一種，銅鹽中的銅元素與二硫化鉬納米花材料的質(zhì)量比是0.05-1:10，優(yōu)選為0.1-0.2:10。

12、進(jìn)一步地，步驟2所述還原性溶液中的還原劑為肼、硼氫化鈉、硼氫化鉀或亞硫酸鈉，還原劑與銅鹽的投料摩爾比為8-12:1，還原性溶液的濃度為0.01~0.1?mol/l。

13、本發(fā)明還提供所述的一種負(fù)載銅粒子的二硫化鉬納米花復(fù)合材料的抗菌應(yīng)用，在可見光照射下，控制光源波段為可見光波段420-630?nm，功率100-400w，將所述負(fù)載銅粒子的二硫化鉬納米花復(fù)合材料投入至存在有害菌的水體中，調(diào)節(jié)水體的ph為7-8，光催化消殺水體中有害菌。

14、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明取得的有益效果是：

15、1）本發(fā)明利用二硫化鉬納米片自組裝三維花狀結(jié)構(gòu)，采用常溫光化學(xué)沉積法錨固納米級(jí)銅粒子，有效解決了由于納米銅顆粒較小易團(tuán)聚的問題，使納米銅在二硫化鉬高分散負(fù)載。

16、2）本發(fā)明的負(fù)載銅粒子的二硫化鉬納米花復(fù)合材料在消殺過程中釋放的銅離子能通過光電子原位再生，有效減少cunps的流失；另一方面抑制了二硫化鉬光生電子空穴對(duì)的復(fù)合，綜合強(qiáng)化材料的消毒滅菌性能。

17、3）本發(fā)明所制備的負(fù)載銅粒子的二硫化鉬納米花復(fù)合材料用于有害微生物消殺，在可見光照射下能快速有效地滅活水體中的有害微生物，同時(shí)對(duì)于多種細(xì)菌均有高效的殺菌性能。

技術(shù)特征：

1.一種負(fù)載銅粒子的二硫化鉬納米花復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的一種負(fù)載銅粒子的二硫化鉬納米花復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟1中鉬鹽和硫源的投料摩爾比為1:1.5-4。

3.如權(quán)利要求1所述的一種負(fù)載銅粒子的二硫化鉬納米花復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟1中鉬鹽為鉬酸鈉或鉬酸銨，所述的硫源為硫化銨、硫脲、硫代尿素、硫代乙酰胺或硫代硫酸鈉，鉬鹽和硫源兩者在超純水中溶解的總摩爾濃度是0.1-1mol/l。

4.如權(quán)利要求1所述的一種負(fù)載銅粒子的二硫化鉬納米花復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟1所述堿液是氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉或碳酸氫鈉的水溶液。

5.如權(quán)利要求1所述的一種負(fù)載銅粒子的二硫化鉬納米花復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟1水熱反應(yīng)溫度是180-200℃，反應(yīng)時(shí)間是20-25h。

6.如權(quán)利要求1所述的一種負(fù)載銅粒子的二硫化鉬納米花復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟2中銅離子是由銅鹽提供，銅鹽為氯化銅、硝酸銅、磷酸銅、醋酸銅中的至少一種，銅鹽中的銅元素與二硫化鉬納米花材料的質(zhì)量比是0.05-1:10。

7.如權(quán)利要求1所述的一種負(fù)載銅粒子的二硫化鉬納米花復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟2所述還原性溶液中的還原劑為肼、硼氫化鈉、硼氫化鉀或亞硫酸鈉，還原劑與銅鹽的投料摩爾比為8-12:1，還原性溶液的濃度為0.01~0.1?mol/l。

8.如權(quán)利要求1-7任一所述方法制備的一種負(fù)載銅粒子的二硫化鉬納米花復(fù)合材料。

9.如權(quán)利要求8所述的一種負(fù)載銅粒子的二硫化鉬納米花復(fù)合材料的抗菌應(yīng)用。

10.如權(quán)利要求9所述的應(yīng)用，其特征在于在可見光照射下，控制光源波段為可見光波段420-630?nm，功率100-400w，將所述負(fù)載銅粒子的二硫化鉬納米花復(fù)合材料投入至存在有害菌的水體中，調(diào)節(jié)水體的ph為7-8，光催化消殺水體中有害菌。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種負(fù)載銅粒子的二硫化鉬納米花復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用，本發(fā)明復(fù)合材料的制備方法包括：首先通過水熱法制備得到三維花狀結(jié)構(gòu)的二硫化鉬材料；再將二硫化鉬材料超聲分散于水中，與相應(yīng)比例的銅離子溶液混合，經(jīng)超聲后移入光反應(yīng)器中，通過氮?dú)夤呐荼３譄o氧條件，在光照和攪拌下，注入還原性溶液，光沉積反應(yīng)錨固納米級(jí)銅粒子到二硫化鉬材料表面，得到具有三維結(jié)構(gòu)的負(fù)載銅粒子的二硫化鉬納米花復(fù)合材料。本發(fā)明制備得到的復(fù)合材料穩(wěn)定性好，可應(yīng)用于殺菌領(lǐng)域，對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和銅綠假單胞菌都表現(xiàn)出顯著的殺菌效果，且催化劑不易流失，能夠重復(fù)利用，具有很好的應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：胡鐘霆,高源,王丹,王潔欣,李永合,陶小環(huán),張浩,高培林
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6