一种抑菌性光催化剂的生物辅助合成方法技术

本发明专利技术公开了一种抑菌性光催化剂的生物辅助合成方法具体步骤为：取多壁碳纳米管加入浓硫酸与浓硝酸的混酸，室温下搅拌。将酸化后的碳管和六水合三氯化铁固体按一定质量比配成水溶液，加入尿素和海藻酸钠，随后转移至反应釜中加热，反应结束后冷却至室温，所得产物离心、清洗、干燥后得到MWCNTs/Fe3O4。利用硅烷偶联剂APTES对所得MWCNTs/Fe3O4进行改性。将改性后的MWCNTs/Fe3O4和AgNO3按一定质量比配成水溶液，加入尿素和海藻酸钠，随后转移至反应釜中，置于烘箱中下加热，磁性分离所得产品，洗涤并干燥。所得MWCNTs/Fe3O4/Ag在抑菌实验中表现出良好的抑菌性能，和优异的催化性能。

A method of biological synthesis of antibacterial photocatalyst

The present invention discloses a biological assistant synthesis method of bacteriostatic photocatalyst, and the concrete steps are as follows: multi walled carbon nanotubes are added with mixed acid of concentrated sulfuric acid and concentrated nitric acid, stirring at room temperature. The acidified carbon nanotubes and six ferric chloride in certain proportion to the quality of the solid solution, adding urea and sodium alginate, and then transferred to the reactor is heated, cooled to room temperature after the reaction, the product obtained after centrifugation, washing and drying MWCNTs/Fe3O4. The modified MWCNTs/Fe3O4 was modified by silane coupling agent APTES. The modified MWCNTs/Fe3O4 and AgNO3 in a certain proportion to the quality of water solution, adding urea and sodium alginate, and then transferred to the reactor in an oven, lower heating, magnetic separation of the products, washing and drying. The obtained MWCNTs/Fe3O4/Ag showed good antibacterial activity and excellent catalytic activity in antibacterial experiments.

【技术实现步骤摘要】
一种抑菌性光催化剂的生物辅助合成方法
本专利技术属于光催化剂
，具体涉及一种抑菌性光催化剂的生物辅助合成方法。
技术介绍
随着人类社会的进步，工业发展的同时也带来了不可忽视的环境问题，在众多环境问题中，不得不提就是有机染料废水的排放，这些染料大都具有高毒性和致癌性，会对水生生物、动物、植物和人类形成潜在危害，如果得不到有效的治理，将对人类社会造成很大的威胁。已被用于染料废水降解的技术有很多，包括化学方法、物理化学方法、生物方法或者多种联合的方法，例如，活性炭吸附和微生物降解等。以均相Fenton反应为代表的传统水处理办法普遍存在着催化剂难分离等缺点。在此基础上发展起来的Fe3O4作催化剂的非均相Fenton氧化虽利用Fe3O4优异的磁性能很好的解决了分离难、二次污染等问题，但因材料的单一性，依然存在催化效率低、适用pH范围窄等弊端。同时，污水中存在的大量细菌病毒等微生物可成为各类疾病的传播媒介，这一问题在传统的水处理方法中并未得到妥善解决。研究发现，近紫外光和可见光的引入可大大提高Fenton反应的速率，因此Photo-Fenton法得到了广泛的研究，尤其是以碳基磁性纳米抑菌材料为催化剂的非均相Photo-Fenton反应不但能高效剔除废液中的有机染料不造成二次污染，而且低能耗适用pH范围广，同时也能抑制水中各类细菌的生长，有着良好的应用前景和极高的应用价值。虽然，催化剂使用中所产生的环境问题虽已得到有效解决，但催化剂合成过程中因有毒试剂，例如水合肼的使用而带来的环境污染仍不容忽视，而且现有技术中的光催化剂催化效率不高。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是在生物分子海藻酸钠的辅助下，得到了形貌均一的碳基磁性纳米抑菌材料(RGO/Fe3O4/Ag)，并将所得材料进行了抑菌和催化的应用，替换了有毒试剂的使用，提高了催化效率。本专利技术为解决上述技术问题采用如下技术方案：一种抑菌性光催化剂的生物辅助合成方法，包括以下步骤：(1)将氧化石墨烯和六水合三氯化铁配成水溶液，加入尿素和海藻酸钠，随后转移至反应釜中200℃加热20h，反应结束后冷却至室温，所得产物离心、清洗、干燥后得到RGO/Fe3O4纳米复合材料；(2)取RGO/Fe3O4纳米复合材料置于水和无水乙醇的混合溶液中超声分散，并加入硅烷偶联剂APTES进行改性，室温下搅拌，真空干燥；(3)纳米银的负载：取改性后的RGO/Fe3O4和AgNO3配成水溶液，加入尿素和海藻酸钠，随后转移至反应釜中200℃加热8h，反应结束后冷却至室温，所得产物离心、清洗、干燥后得到所述抑菌性光催化剂RGO/Fe3O4/Ag；所述氧化石墨烯和六水合三氯化铁质量比为1∶15-20，尿素和海藻酸钠的质量比为2-4∶1。所述的制备RGO/Fe3O4纳米复合材料时，所述的水的用量为20-40mL，反应釜为20-80mL的聚四氟乙烯不锈钢反应釜。所述的制备RGO/Fe3O4纳米复合材料时，所述的清洗为将离心的产物经水和无水乙醇交替清洗6次，所述的干燥为于60℃真空干燥7h。所述的进行RGO/Fe3O4纳米复合材料改性时，所述的水和无水乙醇体积比为1∶1，室温下搅拌7h，所述的干燥为于60℃真空干燥7h。所述的进行纳米银的负载时，RGO/Fe3O4和AgNO3的比例为8∶8-13，尿素和海藻酸钠的质量比为2-4∶1，所述的水的用量为20-40mL，反应釜为20-80mL的聚四氟乙烯不锈钢反应釜。所述的进行纳米银的负载时，所述的清洗为将离心的产物经水和无水乙醇交替清洗6次，所述的干燥为于60℃真空干燥7h。本专利技术合成条件易控，操作方便，环境友好，具有合成设备简单，原料常见易得，反应快速高效和产品的催化效率较高等优点，对抑菌性催化剂的开发有着重要的指导意义。附图说明图1是本专利技术实施例1制得的氧化石墨烯(GO)，Fe3O4，RGO/Fe3O4和RGO/Fe3O4/Ag的XRD图谱。图2是本专利技术实施例1制得RGO/Fe3O4/Ag的透射电镜图谱。图3是本专利技术在抑菌应用中的效果图。具体实施方式以下通过实施例对本专利技术的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本专利技术上述内容实现的技术均属于本专利技术的范围。实施例1图1是本实施例制得纳米复合材料的XRD图谱，上到下依次是氧化石墨烯(GO)，Fe3O4，RGO/Fe3O4和RGO/Fe3O4/Ag的XRD图谱，最下方为Fe3O4标准图谱(JCPDScardNo.65-3107)和Ag的标准图谱(JCPDScardNo.65-2871)。其中GO在2θ＝10.8°处出现的衍射峰对应(001)晶面，而从GO到RGO/Fe3O4和RGO/Fe3O4/Ag，(001)晶面特征峰的消失意味着GO在一定程度上已被生物分子海藻酸钠还原。RGO/Fe3O4和Fe3O4拥有相同位置的衍射峰，并且能准确对应图中最下方的Fe3O4标准图谱(JCPDScardNo.65-3107)，RGO/Fe3O4/Ag图谱中在角度为38°和44°左右出现的衍射峰对应Ag的标准图谱(JCPDScardNo.65-2871)中的(111)晶面和(200)晶面，其余的衍射峰均能与Fe3O4标准图谱(JCPDScardNo.65-3107)准确照应，说明无论是Fe3O4还是Ag都是独立存在的并未生成合金，且Ag的负载并未改变Fe3O4的晶相。图2是本实施例制得RGO/Fe3O4/Ag的透射电镜图，其中由(a)、(b)可以看出，石墨烯片层结构清晰可见，Fe3O4和Ag纳米颗粒的形状较为规则，分散性良好，颗粒的尺寸分布在10nm～20nm之间。(c)和(d)图分别是样品RGO/Fe3O4/Ag的选区衍射与晶格条纹。根据此样品XRD图谱，在衍射图中找到了Fe3O4的(311)、(200)、(111)晶面和Ag的(200)、(111)晶面，在晶格条纹图中找出了两种晶格条纹，晶格间距分别为0.210nm和0.200nm，对应Fe3O4的(400)晶面和Ag的(200)晶面。在抑菌实验中的方法为：应用在样品中放入50μL细菌后，在37℃环境中存放24h。取100μL培养后的细菌放入到900μL无菌生理盐水(试管1)中，混合均匀，取管1中100μL菌液再次放入到另一支900μL无菌生理盐水(试管2)中，重复操作一直到试管6，也就意味着稀释106倍，取稀释后菌悬液20μL置于固体培养基上，均匀涂抹一直到其表面干燥，把它在37℃环境中存放24h后，查看菌落生长情况。图3是本专利技术所得纳米复合材料的抑菌效果图，以苏云金芽孢杆菌为例，(a)为空白，有223个菌落；(b)是0.7mg/mL实验所得纳米Ag溶液涂抹后的效果，有56个菌落，抑菌率74.8％；(c)为0.6mg/mL所得RGO/Fe3O4/Ag溶液涂抹后的效果，菌落数11，抑菌率95.1％；(d)为0.7mg/mL所得RGO/Fe3O4/Ag溶液涂抹后的效果，没有菌落生长，抑菌率100％，由此推测RGO/Fe3O4/Ag对苏云金芽孢杆菌的最小抑菌浓度为0.7mg/mL。由于石墨烯能让纳米颗粒有效分散且复合材料中存在协同作用，因此所得复合材料有着比纳米银更突出的抑菌性能。应用在室温25℃，控制时间为60min本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抑菌性光催化剂的生物辅助合成方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将氧化石墨烯和六水合三氯化铁配成水溶液，加入尿素和海藻酸钠，随后转移至反应釜中200℃加热20h，反应结束后冷却至室温，所得产物离心、清洗、干燥后得到RGO/Fe3O4纳米复合材料；(2)取RGO/Fe3O4纳米复合材料置于水和无水乙醇的混合溶液中超声分散，并加入硅烷偶联剂APTES进行改性，室温下搅拌，真空干燥；(3)纳米银的负载：取改性后的RGO/Fe3O4和AgNO3配成水溶液，加入尿素和海藻酸钠，随后转移至反应釜中200℃加热8h，反应结束后冷却至室温，所得产物离心、清洗、干燥后得到所述抑菌性光催化剂RGO/Fe3O4/Ag。

【技术特征摘要】
1.一种抑菌性光催化剂的生物辅助合成方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将氧化石墨烯和六水合三氯化铁配成水溶液，加入尿素和海藻酸钠，随后转移至反应釜中200℃加热20h，反应结束后冷却至室温，所得产物离心、清洗、干燥后得到RGO/Fe3O4纳米复合材料；(2)取RGO/Fe3O4纳米复合材料置于水和无水乙醇的混合溶液中超声分散，并加入硅烷偶联剂APTES进行改性，室温下搅拌，真空干燥；(3)纳米银的负载：取改性后的RGO/Fe3O4和AgNO3配成水溶液，加入尿素和海藻酸钠，随后转移至反应釜中200℃加热8h，反应结束后冷却至室温，所得产物离心、清洗、干燥后得到所述抑菌性光催化剂RGO/Fe3O4/Ag。2.根据权利要求1所述的一种抑菌性光催化剂的生物辅助合成方法，其特征在于：所述氧化石墨烯和六水合三氯化铁质量比为1∶15-20，尿素和海藻酸钠的质量比为2-4∶1。3.根据权利要求1所述的一种抑菌性光催化剂的生物辅助合成方法，其特征在于：制备RGO/Fe3O4纳米复合材料时，所述的水的用量...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔凤灵，江晓莹，崔延瑞，
申请(专利权)人：河南师范大学，
类型：发明
国别省市：河南,41