[发明专利]一种棒状Cux

说明书

本发明公开了一种棒状Cu_xO光催化材料及其制备方法与应用，所述方法如下：（1）将无水硫酸铜、十六烷基三甲基溴化铵和水加入烧杯中，搅拌均匀得到混合液；（2）将鸡蛋膜加入烧杯中，搅拌均匀得到悬浊液；（3）将悬浊液转移至蛋壳中并置于盛有氢氧化钠溶液的烧杯中，然后进行油浴反应；（4）将所得溶液离心，收集产物并洗涤，烘干，得到样品；（5）将样品煅烧得到铜基光催化材料，用于可见光光催化抗菌。本发明利用鸡蛋壳为反应器在温和条件下制备出了Cu_xO棒状光催化材料，棒状结构使所得材料具有较大的比表面积，同时暴露较多的表面活性位点，有效提高了其可见光光催化抗菌活性。

技术领域

本发明属于光催化材料技术领域，具体涉及一种棒状Cu_xO光催化材料及其制备方法与应用。

背景技术

目前，饮用水安全引起了世界性的关注，尤其是细菌和致病微生物对人体的致命威胁，导致了每年都有成千上万的人死于由致病微生物引起的疾病或伤残。自然界中，太阳能含量巨大，是一种可循环使用的能源，利用太阳能解决光催化杀菌消毒被证明是一种杀灭水体污染中致病微生物的经济、有效且环境友好的方法。目前，已经有大量的半导体光催化剂及其衍生物被证明在光催化抗菌过程中展现出较好的活性。然而，调查研究发现，目前发展的光催化抗菌材料普遍存在太阳能利用效率低、光量子效率低、稳定性差和反应效率低等问题，同时光催化抗菌机理的研究不够深入。发展综合性能良好的结构的半导体材料并将其用于光催化抗菌反应，是当前光催化研究的焦点，也是面临的严峻挑战。

光催化抗菌作为一种绿色的抗菌技术一直以来都受到国内外科研工作者的广泛关注。半导体光催化剂受到光激发后会产生大量的反应物种，如羟基自由基（•OH），过氧化氢(H₂O₂)和超氧自由基(•O₂^-)。二十世纪九十年代早期，Matsunaga等人首先将TiO₂半导体材料用于光催化抗菌。然而其发展受到了两大因素的限制，包括TiO₂较高的载流子复合率及其较宽的能带带隙（锐钛矿：3.2 eV；金红石：3.0 eV）。此后，各种方法，如金属或金属氧化物掺杂、与可见光催化剂复合等已经被用来提高其光催化抗菌性能。铜基半导体材料因具有成本低、制备方便、光学性能好、生物相容性好等优点，已被广泛应用于电子、光学、催化和生物医学领域。近几年大量基于铜的光催化剂被报道，且多数被证明确实具有良好的光催化抗菌性能。例如，Bhalerao等人使用环氧大豆油合成Cu/Cu₂O生物纳米复合材料，研究了生物纳米复合材料对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌活性，发现生物纳米复合材料比单一材料如ESO和Cu/Cu₂O具有更好的抗菌活性。Zhang等人用CuI-BiOI/Cu在可见光照射2h后对大肠杆菌展现出100%的杀菌率。虽然上述基于铜基的研究都取得了较好的抗菌效果，但由于铜纳米颗粒在空气中极易被氧化，稳定性较低，且大部分制备过程比较复杂，成本较高等大大限制了其在光催化领域的应用。因此，如何利用更加简便的方法合成成分单一的铜基半导体材料用于可见光光催化抗菌仍然是一个重大的挑战。本发明中，我们利用废弃物鸡蛋壳为反应器，在温和条件下制备得到棒状Cu_xO光催化材料，用于可见光光催化大肠杆菌抗菌活性测试。经查阅文献，我们发现目前还没有相关报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种棒状Cu_xO光催化材料及其制备方法与应用，拟解决传统复合材料成本高，可见光光催化抗菌效率低等问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种棒状Cu_xO光催化材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将无水硫酸铜、十六烷基三甲基溴化铵和水加入烧杯中，搅拌均匀得到混合液；

（2）将鸡蛋膜加入上述烧杯中，搅拌均匀得到悬浊液；