[发明专利]具有灭菌性能的锆卟啉基MOF/Ag2

说明书

本发明属于灭菌材料技术领域，具体涉及一种具有灭菌性能的锆卟啉基WCF@MOF/Ag₂O‑Ag光催化复合材料及其制备方法和应用。首先利用溶剂热法制备锆卟啉基MOF纳米颗粒，再将锆卟啉基MOF纳米颗粒在超声波细胞破碎仪作用下均匀分散在超纯水溶液中，加入硝酸银溶液并进行光照，制得锆卟啉基MOF/Ag₂O‑Ag复合光催化剂，然后将复合光催化剂进行超声分散，加入纯棉织物WCF进行震荡，制得WCF@MOF/Ag₂O‑Ag复合材料。制得的复合材料在模拟太阳光照射下能够产生活性氧物种单线态氧，对水体系中的典型革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌都能够高效杀灭，且对有机染料类污染物也能够有效降解。

技术领域

本发明属于灭菌技术领域，具体涉及一种具有灭菌性能的锆卟啉基 WCF@MOF/Ag₂O-Ag光催化复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

基于过滤和化学处理的传统水消毒技术虽然有效，但能耗高，对化学品的 需求迫切，阻碍了其广泛应用。抗菌剂广泛应用于医院和其他公共场所。多种 有机生物杀灭剂或金属生物杀灭剂已用于霉菌抑制，但仅在短期内有效，且其 本身可能有毒。开发简单、低成本和更有效的抗菌方法非常重要，例如，使用 强氧化剂，如游离氯臭氧、氯胺或二氧化氯，会在与致病物种和有机污染物反 应后形成有毒的消毒副产物。这些局限性推动了先进替代技术的发展，要求采 用清洁、价格合理、成本效益高的方法。其中一种替代方法是光催化消毒，特 别是由太阳光激活的方法，能够产生活性氧(ROS)，有效地灭活多种病原微生 物。该方法具有许多优点，包括：(i)与膜过滤、紫外线处理或加热相比具有成 本效益，(ii)与氯化和臭氧氧化过程不同，通过该消毒过程不会产生抗药性细 菌的风险，(iii)无需恒定电源，(iv)环保，因为治疗成功无需添加任何化合物。

目前，用于微生物灭活的光催化杀菌剂主要集中于无机氧化物、卤氧化物、 氮化碳半导体及金属和金属化合物。金属有机框架材料(MOF)是通过金属离 子或金属簇与有机配体自组装形成的一种多孔有机-无机杂化材料。由于具有可 控性好、孔隙率高、设计性强和结构稳定等特点，使其在催化中具有良好的应 用前景。开发MOF基光催化剂，丰富光催化剂体系，对于推进MOF材料在光 催化领域中的应用具有重要的意义。

卟啉是一类光敏性物质，将卟啉作为有机配体与金属簇配位构建成卟啉基 MOF，可以把两者的功能和结构特点有效地结合起来。锆卟啉基MOF是由锆氧 簇和有机卟啉配体(TCPP)构成，具有优异的光响应性、生物相容性和稳定性。 由于卟啉的存在，锆卟啉基MOF可以在光照下产生单线态氧作为活性氧物种， 具有降解有机污染物的能力。然而，单一的锆卟啉基MOF纳米颗粒作为光催化 剂时，由于纳米粒子的团聚，造成反应活性位暴露不充分。

Ag₂O作为一种具有窄带隙、制备简单、可见光吸收能力好且具有极大发展 潜力的半导体，在许多领域都得到了广泛应用。因此，Ag₂O因其对可见光的高 吸收性在光催化中引起了广泛关注，然而由于其电子-空穴对分离效率较低以及 经常发生的光腐蚀阻碍了Ag₂O进一步的应用与推广。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锆卟啉基MOF/Ag₂O-Ag光催化复合材料，制得的 光催化复合材料充分暴露反应活性位，在光照下快速产生活性氧物种单线态氧， 在模拟太阳光下对微生物有较强的灭活能力，且可以有效降解有机染料，具有 广泛的应用前景。

本发明具有灭菌性能的锆卟啉基WCF@MOF/Ag₂O-Ag光催化复合材料的 制备方法，具体按以下步骤进行：

(1)制备锆卟啉基MOF纳米颗粒