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

背景技術(shù)：

1、細菌感染是對人類健康的嚴重威脅，在全球范圍每年大量的人死于傳染性疾病如細菌性肺炎、細菌感染性敗血癥和嚴重的細菌感染傷口。傳統(tǒng)抗生素的誤用或過度使用使得抗生素治療方式對于這些細菌性疾病正在變得無效，同時大大增加了治療細菌疾病的成本。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)激等滅菌機制，具有效率高，殺菌能力強，耐久性好，二次污染少等優(yōu)點。

3、二硫化鉬（mos2）作為一類新興的半導體材料，表現(xiàn)出許多優(yōu)異特性，包括強可見光吸收、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。現(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)計一種簡單有效的方法可以將銅納米粒子負載至二硫化鉬材料表面，在發(fā)揮cu抗菌效果，同時減少cu2+流失的復合抗菌材料是一項挑戰(zhàn)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述技術(shù)問題，本申請的目的在于提供一種負載銅粒子的二硫化鉬納米花復合材料及其制備方法和應(yīng)用，本發(fā)明利用光化學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、為達到上述目的，提出以下技術(shù)方案：

3、一種負載銅粒子的二硫化鉬納米花復合材料的制備方法，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，通過氮氣鼓泡保持無氧條件，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)的負載銅粒子的二硫化鉬納米花復合材料。

7、進一步地，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、進一步地，步驟1水熱反應(yīng)溫度是180-200℃，反應(yīng)時間是20-25h。

11、進一步地，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載銅粒子的二硫化鉬納米花復合材料的抗菌應(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，將所述負載銅粒子的二硫化鉬納米花復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)，采用常溫光化學沉積法錨固納米級銅粒子，有效解決了由于納米銅顆粒較小易團聚的問題，使納米銅在二硫化鉬高分散負載。

16、2）本發(fā)明的負載銅粒子的二硫化鉬納米花復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的復合，綜合強化材料的消毒滅菌性能。

17、3）本發(fā)明所制備的負載銅粒子的二硫化鉬納米花復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，同時對于多種細菌均有高效的殺菌性能。

技術(shù)特征：

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

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

6.如權(quán)利要求1所述的一種負載銅粒子的二硫化鉬納米花復合材料的制備方法，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所述的一種負載銅粒子的二硫化鉬納米花復合材料的制備方法，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載銅粒子的二硫化鉬納米花復合材料。

9.如權(quán)利要求8所述的一種負載銅粒子的二硫化鉬納米花復合材料的抗菌應(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，將所述負載銅粒子的二硫化鉬納米花復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)明公開了一種負載銅粒子的二硫化鉬納米花復合材料及其制備方法和應(yīng)用，本發(fā)明復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，通過氮氣鼓泡保持無氧條件，在光照和攪拌下，注入還原性溶液，光沉積反應(yīng)錨固納米級銅粒子到二硫化鉬材料表面，得到具有三維結(jié)構(gòu)的負載銅粒子的二硫化鉬納米花復合材料。本發(fā)明制備得到的復合材料穩(wěn)定性好，可應(yīng)用于殺菌領(lǐng)域，對大腸桿菌、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
受保護的技術(shù)使用者：浙江工業(yè)大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6