[发明专利]一种基于微生物模板的复合光催化材料制备方法

说明书

本发明公开了一种基于微生物模板的复合光催化材料制备方法，属于光催化领域。该方法首先利用噬菌体展示技术筛选具有特异性吸附和成核能力的多肽，然后通过基因改造技术将其在特定微生物的衣壳蛋白上表达，最后以改造后的微生物为模板分别放入光催化材料和助催化负载材料的溶胶中制备复合光催化材料。采用本发明所述的一种基于微生物模板的复合光催化材料制备方法，可以实现大批量纳米复合光催化材料的制备，制备过程纳米级可控，有效提高光催化效率。

技术领域

本发明涉及光催化领域，特别是涉及一种基于微生物模板的复合光催化材料制备方法。

背景技术

21世纪，能源和环境是人类面临和亟待解决的两大重要问题。光催化技术因能耗低、无二次污染等优点成为一种理想的环境污染治理技术和洁净能源生产技术，被广泛应用于能源、水或空气净化、医疗卫生和国防军事等领域。具有零维或一维纳米结构的多元复合光催化材料，可以有效降低光生电子-空穴对复合速率、提高表面催化反应速度和增加宽带隙光催化材料光谱吸收范围，成为提高光催化效率的重要手段。

专利CN105363477A中采用蒸发诱导自组装和光沉积法制备出银-硫化镉-二氧化钛三元复合光催化材料，该方法采用研磨工艺制备粉体复合材料，难以获得尺寸均一、形貌规则的纳米材料。此外，专利CN105498802A中通过电化学沉积和光沉积过程，制备得到了具有一维纳米棒阵列结构的氧化锌-金-硫化镉三元复合型光催化材料，该方法难以实现氧化锌-硫化镉半导体异质结以及金纳米颗粒大小、负载位点的纳米级可控，易造成异质结重叠和金纳米颗粒聚集等问题。目前的制备方法难以最大限度发挥复合光催化材料各组分之间的耦合协同作用，因此有必要探索一种新的纳米级可控的复合光催化材料制备方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于微生物模板的复合光催化材料制备方法，其合成方法纳米级可控，可以最大程度发挥复合光催化材料各组分之间的耦合协同作用，提高光催化效率。

为达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种基于微生物模板的复合光催化材料制备方法，包括下列步骤：

(a)利用噬菌体展示技术分别筛选对光催化材料和助催化负载材料具有特异性吸附和成核能力的多肽；

(b)利用基因改造技术将具有特异性吸附和成核能力的多肽在特定微生物上表达；

(c)将改造后的微生物放入光催化材料的溶胶中，以微生物为模板进行光催化材料的纳米合成，离心沉淀并清洗。；

(d)再将合成光催化材料后的微生物放入助催化负载材料的溶胶中，以微生物为模板进行助催化负载材料的纳米合成，沉淀并清洗，形成所需的复合光催化材料。

上述步骤(a)中的光催化材料为具有光催化作用的半导体，如TiO₂、ZnO、WO₃、Fe₂O₃或CdS。

上述步骤(a)中的助催化负载材料为贵金属、金属氧化物或半导体，贵金属如Au、Pt、Pd或Ag，金属氧化物如Co₃O₄、RuO₂或IrO₂，半导体如CdS、ZnO、WO₃、Fe₂O₃、TiO₂或NiO，半导体与光催化材料形成同型异质结，如Ti0₂-Fe₂O₃、Ti0₂-CdS，或异型异质结，如Ti0₂-NiO。

上述步骤(a)中的多肽是由2个以上的氨基酸组成。

上述步骤(b)中的微生物为具有特定纳米结构的病毒，如M13噬菌体、烟草花叶病毒或豇豆褪绿斑驳病毒。