【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及污水处理，具体为一种耐药菌胞内抗性基因削减的电极材料及其制备方法。
技术介绍
1、耐药菌(arb)及其抗性基因(args)导致的抗生素耐药性问题是全球公共健康领域面临的重大挑战之一。
2、饮用水是耐药性传播的重要途径之一，消毒是饮用水处理工艺中杀灭微生物、防止流行疾病传播的关键环节。
3、由于细菌eps/壁/膜/质的屏障保护和氧化竞争作用，常规的氯、臭氧和紫外线等饮用水消毒工艺无法有效削减胞内i-args，世界各地的饮用水厂出水、管网以及用户龙头水中均发现args种类多、丰度高等问题，如何高效削减arb胞内i-args成为当前饮用水消毒领域关注的重要问题。
4、新型纳米线电化学技术可利用纳米线避雷针效应，在尖端形成限域强电场和高电催化活性区域，通过耦合纳米线的电穿孔和电化学氧化作用，有效破坏arb细胞屏障结构，进而有望促进氧化性物质对i-args的削减效率。
5、然而，无氧化剂或电解质添加的情况下，单一的纳米线电化学技术仅能生成有限的氧化性物质，无法实现饮用水中arb胞内i-args有效削减。
6、为此，本专利技术提出纳米线电化学与氯盐/硫酸盐/氧化剂的协同氧化技术策略，通过如下协同作用破坏arb细胞结构和强化胞内i-args削减：
7、1)屏障穿透作用：纳米线尖端限域强电场可诱导arb细胞eps/壁/膜穿孔，为氧化剂渗入胞内、i-args渗出胞外提供通道，强化氧化剂与args的接触和反应；
8、2)强化氧化作用：纳米线尖端限域高电
9、二氧化钛(tio2)作为一种半导体材料，具有良好的导电性及可调控的纳米线结构，可用于电极的修饰。
10、然而，制得的电极仍然表现出反应位点不足或电阻过大的情况，无法很好提供反应活性位点和强电场位点，实现限域强电场对arb细胞结构破坏、电催化强氧化性自由基生成及其对胞内i-args的削减。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的上述缺点与不足，本专利技术的目的在于提供一种用于饮用水耐药菌胞内抗性基因削减的树枝状纳米线电极材料及其制备方法，制备得到的树枝状tio2纳米线三维电极材料，具有更大的比表面积，能够提供更多反应活性位点和强电场位点，并进一步利用铂掺杂提升纳米线电导率和电催化性能。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种耐药菌胞内抗性基因削减的电极材料及其制备方法，包括微米级tio2主干阵列生长和纳米级tio2分支生长与铂掺杂：
3、所述(1)微米级tio2主干阵列生长，具体步骤如下：
4、1)将三维多孔材料过夜渍于四氯化钛溶液中，其中四氯化钛溶液为体积分数为1-5％的乙醇溶液，浸渍时间为10-14小时；
5、2)将材料于400度高温氧化2小时，生成tio2涂层和纳米点；
6、3)将三维材料浸渍于丙酮、盐酸和钛酸四丁酯混合液，于高温水热反应，基于tio2纳米点生长纳米线阵列，其中丙酮和盐酸体积比为2:1，钛酸四丁酯添加量为盐酸和丙酮体积和的5-25％，水热条件为180-240度和2-5小时；
7、(2)纳米级tio2分支生长和铂掺杂，具体步骤如下：
8、1)将生长微米级tio2主干阵列的电极浸渍于氟钛酸铵和硼酸的溶液，并以氯铂酸为掺杂剂提升材料导电性和催化活性，将溶液水热加热至30-80度，并保持1-5天，用于在微米级tio2主干阵列上生长纳米级tio2分支，其中硼酸和氟钛酸铵的摩尔浓度比为3:1、硼酸浓度为30-80mm，氯铂酸掺杂剂浓度为0.1-2mm；
9、2)将材料于400度高温氧化2小时，转化tio2晶型，即制备具有铂掺杂的树枝状tio2材料。
10、优选的，所述三维材料为碳基或金属基多孔导电材料。
11、优选的，所述碳基材料为石墨烯海绵、石墨毡、玻璃碳材料中的任意一种；所述金属基多孔导电材料为ti泡沫、ni泡沫、cu泡沫中的任意一种。
12、优选的，所述制备方法制备得到电极材料作为阳极，并以上述碳基或金属基多孔导电材料作为阴极，构建过滤式纳米线电化学与氯盐/硫酸盐/氧化剂的协同氧化技术，用于饮用水耐药菌胞内抗性基因削减。
13、优选的，所述氯盐为氯化钠、氯化钾等，硫酸盐为硫酸钠、过硫酸钾。
14、优选的，所述氧化性剂为次氯酸、氯气、次氯酸钙、二氧化氯、氯胺、臭氧、双氧水。
15、优选的，所述电压为2-10v的交流电或直流电。
16、本专利技术制备的树枝状tio2纳米线电极通过以下技术方案实现：在三维电极材料多孔结构的表面生长tio2微米级阵列；接着以微米级tio2阵列为主干，进一步在其表面生长具有铂掺杂的tio2纳米线阵列，作为主干的分支，由此构成一种三维电极上的树杈状tio2纳米线结构。纳米线电化学技术可利用纳米线的避雷针效应，在纳米线尖端形成限域强电场和高电催化活性区域，本专利技术制备的铂掺杂的树枝状纳米线结构具有更大的电导率和比表面积，以提供更多反应活性位点、电催化活性和限域强电场暴露位点，促进微生物发生电穿孔结构破坏和生产更高浓度的活性自由基降解胞内i-args。
17、本专利技术利用树枝状tio2纳米线电极构建的过滤式纳米线电化学与氯盐/硫酸盐/氧化剂的协同氧化技术，可利用如下协同作用实现arb胞内i-args的高效削减：1)利用限域强电场诱导的电穿孔-屏障穿透作用，破坏细菌eps/壁/膜等屏障结构，促进氧化性物质渗入胞内和削减i-args；2)利用纳米线限域电催化-强化氧化作用，促进硫酸盐、氯盐或氧化性消毒剂生成so4-·等硫酸根自由基、cl·、cl2·-等rcs自由基或o2·-、·oh等ros自由基，强化氧化削减胞内i-args。
18、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
19、1.本专利技术通过tio2微米线阵列生长于三维材料多孔结构表面、铂掺杂的tio2纳米线生长于tio2微米线阵列上，形成一种基于三维材料的树枝状纳米线结构，微纳米空间尺度效应提高了电极反应位点、电催化活性和限域强电场暴露位点，进而提升arb结构破坏作用及胞内i-args的氧化削减效率。
20、2.本专利技术通过一种铂掺杂树枝状tio2纳米线电极强化arb胞内i-args削减，利用铂掺杂可以提升电极电导率和电催化性能，并利用氯盐、硫酸盐、氧化剂作为电解质，可耦合电极界面电穿孔和电化学氧化作用，通过限域强电场诱导arb细胞形成膜孔，强化电化学生成的氧化性物质向胞内的扩散效率，实现膜穿孔-氧化降解协同高效削减i-args的策略。
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1.一种耐药菌胞内抗性基因削减的电极材料及其制备方法，包括微米级TiO2主干阵列生长和纳米级TiO2分支生长与铂掺杂，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种耐药菌胞内抗性基因削减的电极材料及其制备方法，其特征在于：所述三维材料为碳基或金属基多孔导电材料。
3.根据权利要求1所述的一种耐药菌胞内抗性基因削减的电极材料及其制备方法，其特征在于：所述碳基材料为石墨烯海绵、石墨毡、玻璃碳材料中的任意一种；所述金属基多孔导电材料为Ti泡沫、Ni泡沫、Cu泡沫中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种耐药菌胞内抗性基因削减的电极材料及其制备方法，其特征在于：所述制备方法制备得到电极材料作为阳极，并以上述碳基或金属基多孔导电材料作为阴极，构建过滤式纳米线电化学与氯盐/硫酸盐/氧化剂的协同氧化技术，用于饮用水耐药菌胞内抗性基因削减。
5.根据权利要求4所述的一种耐药菌胞内抗性基因削减的电极材料及其制备方法，其特征在于：所述氯盐为氯化钠、氯化钾等，硫酸盐为硫酸钠、过硫酸钾。
6.根据权利要求4所述的一种耐药菌胞内抗性基因削减的电极材
7.根据权利要求4所述的一种耐药菌胞内抗性基因削减的电极材料及其制备方法，其特征在于：所述电压为2-10V的交流电或直流电。
...【技术特征摘要】
1.一种耐药菌胞内抗性基因削减的电极材料及其制备方法，包括微米级tio2主干阵列生长和纳米级tio2分支生长与铂掺杂，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种耐药菌胞内抗性基因削减的电极材料及其制备方法，其特征在于：所述三维材料为碳基或金属基多孔导电材料。
3.根据权利要求1所述的一种耐药菌胞内抗性基因削减的电极材料及其制备方法，其特征在于：所述碳基材料为石墨烯海绵、石墨毡、玻璃碳材料中的任意一种；所述金属基多孔导电材料为ti泡沫、ni泡沫、cu泡沫中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种耐药菌胞内抗性基因削减的电极材料及其制备方法，其特征在于：所述制备方法制备得到...
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