一种红磷基半导体抗菌光催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种红磷基半导体抗菌光催化剂及其制备方法，分别采用高温焙烧和研磨两种工艺将红磷与半导体，如氧化钛、氧化锌、氧化铁、氧化钽、氧化钨、钒酸铋、钨酸铋、钼酸铋、铁酸铋、铁酸锌、氮化碳等，混合均匀，形成红磷/半导体复合光催化剂。不仅使得复合材料的光谱吸收范围拓展到整个可见光区域从而提高光学吸收，而且会促进光生电荷的有效分离和传输，从而提升材料的光催化抗菌性能，另外，制备方法简单，易于工业化。

A red phosphorus semiconductor antibacterial photocatalyst and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种红磷基半导体抗菌光催化剂及其制备方法
本专利技术属于抗菌材料制备和应用领域，特别涉及一种红磷基半导体抗菌光催化剂及其制备方法。
技术介绍
随着社会的快速发展，人们的居住环境中(比如引用水和空气)存在着大量细菌、真菌等有害微生物，有害微生物的繁殖会严重影响身体健康。如今，新兴的光催化杀菌技术已经逐渐取代了传统的紫外线、氯化物或臭氧消毒等净化技术。研究表明，光催化抗菌材料不仅具有良好的杀菌、抗菌性能，还可以杀灭各类微生物，而且对环境不会造成二次污染。因此，抗菌光催化剂在在水体净化和空气净化领域具有很好的应用前景。目前，锐钛矿TiO2由于价廉易得、无毒无害、化学性质稳定、抗光腐蚀性强，是已知应用最为广泛的光催化抗菌材料。然而其较宽的光学带隙、光生电荷易于复合等缺点，导致其光催化活性较低，从而制约着其在光催化抗菌的实际应用。因此如何提高对光的利用效率，促进电荷分离，构筑具有可见光响应的半导体光催化剂，将更具有实际应用价值。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺点，提供一种红磷基半导体抗菌光催化剂及其制备方法。所制备的红磷基半导体光催化剂表现出了优异并且快速的抗菌性能。为了达到上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种红磷基半导体抗菌光催化剂的制备方法，具体为：1)球磨法制备红磷/半导体复合光催化剂：取一定质量的半导体和红磷于研钵中研磨均匀，然后将混合物置于球磨罐内，氩气或者氮气保护气氛下，于300-600转/min转速下球磨2～24h，即可制得红磷/半导体复合光催化剂A，其中，半导体和红磷的质量比为(1：0.1)～(1：0.5)；或2)石英管真空高温焙烧法制备红磷/半导体复合光催化剂：取一定质量的半导体和红磷于研钵中研磨均匀，然后将混合物置于石英管中，抽真空后密封石英管，于400～800℃下焙烧2～5h，即可制得红磷/半导体复合光催化剂B，其中，半导体和红磷的质量比为(1：0.1)～(1：0.5)；所述半导体包括氧化钛、氧化锌、氧化铁、氧化钽、氧化钨、钒酸铋、钨酸铋、钼酸铋、铁酸铋、铁酸锌、氮化碳中的一种或多种。上述方法制备的红磷基半导体光催化剂在抗菌领域的应用：1)水体抗菌：将一定质量的光催化剂分散于含有细菌(大肠杆菌、白色葡萄球菌、金黄色葡萄球菌等)或者真菌(黄曲霉菌、黑曲霉菌等)的水溶液中，用氙灯模拟太阳光和可见光、白光LED可见光以及不同波段的蓝光、绿光、红光LED灯进行照射。光照一定时间后，将细菌悬液中取出，倍比稀释后涂布于固体培养基上，培养计数，计算杀菌率。2)空气抗菌：将一定质量的光催化剂涂覆于多孔面板上，置于密闭试验柜内，试验柜内预置细菌(大肠杆菌、白色葡萄球菌、金黄色葡萄球菌等)或者真菌(黄曲霉菌、黑曲霉菌等)，用氙灯模拟太阳光和可见光、白光LED可见光以及不同波段的蓝光、绿光、红光LED灯进行照射。光照一定时间后，用液体撞击式微生物气溶胶采样器采样，培养计数，计算杀菌率。本专利技术的有益效果为：将可见光响应的红磷和半导体进行复合，不仅使得复合材料的光谱吸收范围拓展到整个可见光区域从而提高光学吸收，而且会促进光生电荷的有效分离和传输，从而提升材料的光催化抗菌性能，另外，制备方法简单，易于工业化。附图说明图1是本专利技术实施例1所得红磷/氧化钛复合光催化剂的水体中抗大肠杆菌性能曲线。图2是本专利技术实施例2所得红磷/氧化锌复合光催化剂的水体中抗金黄色葡萄球菌性能曲线。图3是本专利技术实施例3所得红磷/氧化钽复合光催化剂的水体中抗黄曲霉菌性能曲线。图4是本专利技术实施例4所得红磷/氮化碳复合光催化剂的空气中抗白色葡萄球菌性能曲线。图5是本专利技术实施例5所得红磷/氮化碳复合光催化剂的水体中抗黄曲霉菌性能曲线。图6是本专利技术实施例6所得红磷/钨酸铋复合光催化剂的水体中抗黄曲霉菌性能曲线。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步说明。实施例1一种红磷/氧化钛复合光催化剂的制备方法，具体为：取200mg市售P25氧化钛粉末和50mg红磷与研钵中研磨均匀；然后将混合物封装于石英管中，于600℃下焙烧4h。即可制得红磷/氧化钛复合光催化剂。红磷/氧化钛复合光催化剂的在水体中的抗菌性能测试：取50mg的红磷/氧化钛光催化剂分散于50mL含有浓度为2.9×106cfu/mL大肠杆菌的水溶液中，用20mW/cm2光强的氙灯模拟太阳光进行照射。在反应过程中，每隔20min从反应器中取出1mL溶液，在超净工作台中将取出的细菌悬液依次倍比稀释几个梯度(10-1～10-5)，然后从不同稀释倍数的细菌悬液中取出100μL涂布在固体LB培养基上。将平板倒置放入37℃的电热恒温培养箱中培养24h。培养结束后，采取平板计数法统计细菌菌落的个数，计算细菌灭活率，如图1所示。在氙灯模拟太阳光的照射下，60min内即可快速消灭水体中的大肠杆菌。该催化剂在光照条件下会产生具有还原性的光生电子和具有氧化性的光生空穴。其中光生电子会和氧气反应从而产生大量活性超氧自由基，而光生空穴也会和水发生反应产生大量羟基自由基，此外，光生空穴本身也具有强氧化性。这些活性物种可以有效地破坏细菌细胞壁，达到杀死细菌的目的。实施例2一种红磷/氧化锌复合光催化剂的制备方法，具体为：取200mg市售氧化锌粉末和60mg红磷与研钵中研磨均匀；然后在氩气或者氮气保护气氛下，于400转/min转速下球磨12h。即可制得RP/氧化锌复合光催化剂。红磷/氧化锌复合光催化剂的抗菌性能测试：将一定质量的红磷/氧化锌光催化剂分散于含有浓度为6.5×106cfu/mL金黄色葡萄球菌的水溶液中，用20mW/cm2光强的白光LED进行照射。在反应过程中，每隔20min从反应器中取出1mL溶液，在超净工作台中将取出的细菌悬液依次倍比稀释几个梯度(10-1～10-5)，然后从不同稀释倍数的细菌悬液中取出100μL涂布在固体LB培养基上。将平板倒置放入37℃的电热恒温培养箱中培养24h。培养结束后，采取平板计数法统计细菌菌落的个数，计算细菌灭活率，如图2所示。在白光LED可见光的照射下，60min内即可快速消灭水体中的金黄色葡萄球菌。实施例3一种红磷/氧化钽复合光催化剂的制备方法，具体为：取200mg市售氧化钽粉末和40mg红磷与研钵中研磨均匀；将混合物封装于石英管中，于500℃下焙烧5h。即可制得红磷/氧化钽复合光催化剂。红磷/氧化钽复合光催化剂的抗菌性能测试：将一定质量的红磷/氧化钽光催化剂分散于含有浓度为2.5×105cfu/mL的黄曲霉菌的水溶液中，用20mW/cm2光强的蓝光LED进行照射。在反应过程中，从反应器中取出1mL溶液，在超净工作台中将取出的真菌悬液依次倍比稀释几个梯度(10-1～10-5)，然后将不同稀释倍数的细菌悬液中取出100μL滴至在准备好的固体PDA培养基上。将平板放入3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种红磷基半导体抗菌光催化剂的制备方法，其特征在于，具体为：/n1)球磨法制备红磷/半导体复合光催化剂：取一定质量的半导体和红磷于研钵中研磨均匀，然后将混合物置于球磨罐内，氩气或者氮气保护气氛下，于300-600转/min转速下球磨2～24h，即可制得红磷/半导体复合光催化剂A，其中，半导体和红磷的质量比为(1：0.1)～(1：0.5)；/n或2)石英管真空高温焙烧法制备红磷/半导体复合光催化剂：取一定质量的半导体和红磷于研钵中研磨均匀，然后将混合物置于石英管中，抽真空后密封石英管，于400～800℃下焙烧2～5h，即可制得红磷/半导体复合光催化剂B，其中，半导体和红磷的质量比为(1：0.1)～(1：0.5)；/n所述半导体包括氧化钛、氧化锌、氧化铁、氧化钽、氧化钨、钒酸铋、钨酸铋、钼酸铋、铁酸铋、铁酸锌、氮化碳中的一种或多种。/n

【技术特征摘要】
1.一种红磷基半导体抗菌光催化剂的制备方法，其特征在于，具体为：
1)球磨法制备红磷/半导体复合光催化剂：取一定质量的半导体和红磷于研钵中研磨均匀，然后将混合物置于球磨罐内，氩气或者氮气保护气氛下，于300-600转/min转速下球磨2～24h，即可制得红磷/半导体复合光催化剂A，其中，半导体和红磷的质量比为(1：0.1)～(1：0.5)；
或2)石英管真空高温焙烧法制备红磷/半导体复合光催化剂：取一定质量的半导体和红...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓东，
申请(专利权)人：青岛旭晟东阳新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37