本發(fā)明屬于光催化納米材料合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有抗菌功能的cui-bioi/cu薄膜材料的制備方法。

背景技術(shù)：

自1972年研究者發(fā)現(xiàn)tio2能夠在紫外光照射下將水分解成氫氣和氧氣以來，半導(dǎo)體光催化極大地引起了國內(nèi)外研究者的強烈關(guān)注。在光照條件下，半導(dǎo)體外層電子被激發(fā)，從價帶躍遷到導(dǎo)帶，從而產(chǎn)生電子-空穴對。光生電子空穴能直接的攻擊細菌，另外電子能轉(zhuǎn)化成其他的活性物種，例如：?o2^-，去進一步氧化細菌的外膜，同時，其他的氧化活性物種，例如?oh，h2o2，?ho2，也可以由電子和空穴從水中產(chǎn)生，從而實現(xiàn)多方面的對細菌的滅活。但是光激發(fā)后電子-空穴對的復(fù)合與抗菌的過程競爭反應(yīng)，該反應(yīng)的存在嚴(yán)重影響了光反應(yīng)的效率。

由于太陽光光譜中分布最強主要集中在可見區(qū)域，因此設(shè)計在可見區(qū)內(nèi)有高量子效率的催化劑是充分利用太陽能，提高抗菌性能的關(guān)鍵。

碘氧鉍作為一種鉍基半導(dǎo)體材料，由于其突出的光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)，在藥學(xué)、燃料、催化劑以及傳感器領(lǐng)域上都有著良好的應(yīng)用前景。碘化亞銅是一種非水溶性晶體，具有α、β、γ三種晶相，碘化亞銅在低溫下（<350℃）為γ晶相，是立方結(jié)構(gòu)的p型半導(dǎo)體材料，具有3.1ev的直接帶隙，因為它特殊的電學(xué)性能，可用作太陽能電池材料和超導(dǎo)材料。相比于較為常見的粉末催化劑，此次合成的cui-bioi/cu復(fù)合薄膜材料在催化劑的回收和循環(huán)使用等方面有更加突出的表現(xiàn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種具有抗菌功能的cui-bioi/cu薄膜材料的制備方法。本發(fā)明制得的所得的cui-bioi/cu復(fù)合薄膜材料在光催化抗菌中表現(xiàn)出良好的催化活性，且性能穩(wěn)定、循環(huán)性好，適用于溫?zé)?、高濕、易滋生細菌的環(huán)境中使用；本方法具有使用試劑污染小、反應(yīng)的重復(fù)性好、制備條件溫等優(yōu)點。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種具有抗菌功能的cui-bioi/cu薄膜材料的制備方法，是將通過溶劑熱法制備所得的碘氧鉍粉末加入含有一定量聚乙二醇的水溶液中，再放入預(yù)處理過的銅片，通過水浴加熱一定時間得到cui-bioi/cu復(fù)合薄膜材料；具體操作步驟如下：

（1）向乙二醇和水的混合溶液中，加入硝酸鉍溶液、碘化鉀溶液和聚乙烯吡咯烷酮，將所得溶液充分?jǐn)噭蚝?，倒?00ml聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，放入烘箱中進行加熱；

（2）將步驟（1）所得的溶液，進行收集、清洗、離心，干燥后反復(fù)研磨得到橙黃色的bioi粉末；

（3）將步驟（2）所得的bioi粉末加入聚乙二醇的水溶液中；

（4）將經(jīng)過預(yù)處理的銅片放入步驟（3）所得溶液中，在攪拌狀態(tài)下進行恒溫水浴加熱；

（5）將步驟（4）所得的銅片取出，干燥得到cui-bioi/cu復(fù)合薄膜材料。

步驟（1）所述的乙二醇和水的混合溶液中，乙二醇和水的體積比為2:1~9:1。

所述步驟（1）中的硝酸鉍溶液和碘化鉀溶液的濃度為0.05~0.3mol/l，聚乙烯吡咯烷酮的量為10~70mg。

所述步驟（1）中加熱過程的工藝參數(shù)為：加熱溫度為80~180℃；加熱時間為1~6h。

步驟（3）中所述的聚乙二醇的水溶液的濃度為0.1~0.4g/ml。

步驟（4）中所述恒溫水浴加熱的工藝參數(shù)為：加熱溫度為40~70℃，加熱時間為6~24h。

步驟（4）中所述預(yù)處理的銅片的制備方法為：將銅片依次經(jīng)過丙酮、無水乙醇和0.1m鹽酸溶液預(yù)處理后，得到大小為3.5cm×3.5cm的銅片。

步驟（2）和步驟（5）中的干燥溫度為50~80℃。

本發(fā)明的有益效果在于：

（1）本發(fā)明制備的方法簡便易行，設(shè)備和工藝過程簡單易操作，制備的膜材料應(yīng)用前景良好，適用于溫?zé)?、高濕、易滋生細菌的環(huán)境中使用；

（2）本方法具有使用試劑污染小、反應(yīng)的重復(fù)性好、制備條件溫和等優(yōu)點，所得的cui-bioi/cu復(fù)合薄膜材料在光催化抗菌中表現(xiàn)出良好的催化活性，且性能穩(wěn)定、循環(huán)性好。

附圖說明

圖1為cui-bioi/cu復(fù)合薄膜材料抗菌性能動力學(xué)曲線；

圖2、3、4、5為不同條件下制備的cui-bioi/cu復(fù)合薄膜材料抑菌圈效果圖；

圖6為cui-bioi/cu復(fù)合薄膜材料xrd圖。

具體實施方式

以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步說明，但本發(fā)明不僅僅限于這些實施例。

實施例1

在水浴溫度為70℃，水浴時間為24h條件下制備的cui-bioi/cu復(fù)合薄膜材料的制備和抗菌性能測試

cui-bioi/cu復(fù)合薄膜材料制備

向20ml乙二醇和水的混合溶液中（乙二醇和水的體積比7:1），加入20ml的硝酸鉍溶液（濃度為0.05mol/l）、20ml的碘化鉀溶液（濃度為0.05mol/l）和50mg聚乙烯吡咯烷酮，將所得溶液充分?jǐn)噭蚝?，倒?00ml聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，放入烘箱中在180℃下加熱，加熱3h；將所得的溶液，進行收集、清洗、離心，在常壓下60℃烘箱中干燥后反復(fù)研磨得到橙黃色的bioi粉末；將得到的bioi粉末加入含有10g分子量為2000的聚乙二醇的50ml水溶液中；將依次經(jīng)過丙酮、無水乙醇和0.1m鹽酸溶液預(yù)處理后的大小為3.5cm×3.5cm的銅片放入上述所得溶液中；70℃的水浴鍋中水浴加熱24h，并加入磁子進行攪拌，攪拌速率維持在350r/min；反應(yīng)結(jié)束后將所得的銅片取出，在常壓下60℃烘箱中干燥得到cui-bioi/cu復(fù)合薄膜材料。

抗菌測試

實驗所用到的菌種，在37℃下，在mh（muellerhinton）肉湯培養(yǎng)18h后立即用pbs溶液稀釋，最終得到的細菌的濃度為10^6.5cfu/ml。在整個實驗過程中，所有的玻璃器皿及pbs溶液都是經(jīng)過去離子水洗凈并在121℃高壓蒸汽下高壓滅菌20分鐘后得到。取0.5ml菌種，均勻分散在新鮮制備的營養(yǎng)瓊脂平板上，將大小為1cm×1cm的cui-bioi/cu復(fù)合薄膜置于營養(yǎng)瓊脂平板的正中央，用氙燈光源（濾去400nm以下波長）模擬太陽光，進行滅菌反應(yīng)。光照時間為2h，每隔0.5h取0.5ml菌液均勻分散在營養(yǎng)瓊脂上，并置于37℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24h?？梢姽庀驴咕男誓艿?9.9%。將反應(yīng)后的銅片取出洗凈并干燥后，采用相同方法進行重復(fù)實驗。三次反應(yīng)的動力學(xué)曲線見圖1。

實施例2

在水浴溫度為70℃，水浴時間為16h條件下制備的cui-bioi/cu復(fù)合薄膜材料的抑菌圈實驗

cui-bioi/cu復(fù)合薄膜材料制備

向40ml乙二醇和水的混合溶液中（乙二醇和水的體積比7:1），加入20ml的硝酸鉍溶液（濃度為0.2mol/l）、20ml碘化鉀溶液（濃度為0.2mol/l）和50mg聚乙烯吡咯烷酮，將所得溶液充分?jǐn)噭蚝?，倒?00ml聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，放入烘箱中在180℃下加熱，加熱3h；將所得的溶液，進行收集、清洗、離心，在常壓下60℃烘箱中干燥后反復(fù)研磨得到橙黃色的bioi粉末；將得到的bioi粉末加入含有10g分子量為2000的聚乙二醇的50ml水溶液中；將依次經(jīng)過丙酮、無水乙醇和0.1m鹽酸溶液預(yù)處理后的大小為3.5cm×3.5cm的銅片放入上述所得溶液中；70℃的水浴鍋中水浴加熱16h，并加入磁子進行攪拌，攪拌速率維持在500r/min；反應(yīng)結(jié)束后將所得的銅片取出，在常壓下60℃烘箱中干燥得到cui-bioi/cu復(fù)合薄膜材料；

實驗所用到的菌種，在37℃下，在mh（muellerhinton）肉湯培養(yǎng)18h后立即用pbs溶液稀釋，最終得到的細菌的濃度為10^6.5cfu/ml。在整個實驗過程中，所有的玻璃器皿及pbs溶液都是經(jīng)過去離子水洗凈并在121℃高壓蒸汽下高壓滅菌20分鐘后得到。取0.5ml濃度為10^6.5cfu/ml菌液，均勻分散在新鮮制備的營養(yǎng)瓊脂平板上，靜置五分鐘后，將大小為1cm×1cm的cui-bioi/cu復(fù)合薄膜置于營養(yǎng)瓊脂平板的正中央，用氙燈光源（濾去400nm以下波長）模擬太陽光，進行抑菌圈測試實驗，光照時間為2h。光照后，將營養(yǎng)瓊脂平板置于37℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24h。最終得到的抑菌圈見圖2（圖2中圓圈代表其抑菌圈大?。?。

實施例3

在水浴溫度為55℃，水浴時間為24h條件下制備的cui-bioi/cu復(fù)合薄膜材料的抑菌圈實驗

cui-bioi/cu復(fù)合薄膜材料制備

向40ml乙二醇和水的混合溶液中（乙二醇和水的體積比7:1），加入13.3ml的硝酸鉍溶液（濃度為0.3mol/l）、13.3ml碘化鉀溶液（濃度為0.3mol/l）和50mg聚乙烯吡咯烷酮，將所得溶液充分?jǐn)噭蚝?，倒?00ml聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，放入烘箱中在180℃下加熱，加熱3h；將所得的溶液，進行收集、清洗、離心，在常壓下60℃烘箱中干燥后反復(fù)研磨得到橙黃色的bioi粉末；將得到的bioi粉末加入含有10g分子量為2000的聚乙二醇的50ml水溶液中；將依次經(jīng)過丙酮、無水乙醇和0.1m鹽酸溶液預(yù)處理后的大小為3.5cm×3.5cm的銅片放入上述所得溶液中；55℃的水浴鍋中水浴加熱24h，并加入磁子進行攪拌，攪拌速率維持在400r/min；反應(yīng)結(jié)束后將所得的銅片取出，在常壓下60℃烘箱中干燥得到cui-bioi/cu復(fù)合薄膜材料；

實驗所用到的菌種，在37℃下，在mh（muellerhinton）肉湯培養(yǎng)18h后立即用pbs溶液稀釋，最終得到的細菌的濃度為10^6.5cfu/ml。在整個實驗過程中，所有的玻璃器皿及pbs溶液都是經(jīng)過去離子水洗凈并在121℃高壓蒸汽下高壓滅菌20分鐘后得到。取0.5ml濃度為10^6.5cfu/ml菌液，均勻分散在新鮮制備的營養(yǎng)瓊脂平板上，靜置五分鐘后，將大小為1cm×1cm的cui-bioi/cu復(fù)合薄膜置于營養(yǎng)瓊脂平板的正中央，用氙燈光源（濾去400nm以下波長）模擬太陽光，進行抑菌圈測試實驗，光照時間為2h。光照后，將營養(yǎng)瓊脂平板置于37℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24h。最終得到的抑菌圈見圖3（圖3中圓圈代表其抑菌圈大小）。

實施例4

在水浴溫度為40℃，水浴時間為12h條件下制備的cui-bioi/cu復(fù)合薄膜材料的抑菌圈實驗

cui-bioi/cu復(fù)合薄膜材料制備

向40ml乙二醇和水的混合溶液中（乙二醇和水的體積比7:1），加入20ml的硝酸鉍溶液（濃度為0.2mol/l）、20ml碘化鉀溶液（濃度為0.2mol/l）和10mg聚乙烯吡咯烷酮，將所得溶液充分?jǐn)噭蚝?，倒?00ml聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，放入烘箱中在80℃下加熱，加熱6h；將所得的溶液，進行收集、清洗、離心，在常壓下60℃烘箱中干燥后反復(fù)研磨得到橙黃色的bioi粉末；將得到的bioi粉末加入含有10g分子量為2000的聚乙二醇的50ml水溶液中；將依次經(jīng)過丙酮、無水乙醇和0.1m鹽酸溶液預(yù)處理后的大小為3.5cm×3.5cm的銅片放入上述所得溶液中；40℃的水浴鍋中水浴加熱12h，并加入磁子進行攪拌，攪拌速率維持在450r/min；反應(yīng)結(jié)束后將所得的銅片取出，在常壓下60℃烘箱中干燥得到cui-bioi/cu復(fù)合薄膜材料；

實驗所用到的菌種，在37℃下，在mh（muellerhinton）肉湯培養(yǎng)18h后立即用pbs溶液稀釋，最終得到的細菌的濃度為10^6.5cfu/ml。在整個實驗過程中，所有的玻璃器皿及pbs溶液都是經(jīng)過去離子水洗凈并在121℃高壓蒸汽下高壓滅菌20分鐘后得到。取0.5ml濃度為10^6.5cfu/ml菌液，均勻分散在新鮮制備的營養(yǎng)瓊脂平板上，靜置五分鐘后，將大小為1cm×1cm的cui-bioi/cu復(fù)合薄膜置于營養(yǎng)瓊脂平板的正中央，用氙燈光源（濾去400nm以下波長）模擬太陽光，進行抑菌圈測試實驗，光照時間為2h。光照后，將營養(yǎng)瓊脂平板置于37℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24h。最終得到的抑菌圈見圖4（圖4中圓圈代表其抑菌圈大?。?。

實施例5

在水浴溫度為70℃，水浴時間為8h條件下制備的cui-bioi/cu復(fù)合薄膜材料的抑菌圈實驗

cui-bioi/cu復(fù)合薄膜材料制備

向40ml乙二醇和水的混合溶液中（乙二醇和水的體積比7:1），加入20ml的硝酸鉍溶液（濃度為0.2mol/l）、20ml碘化鉀溶液（濃度為0.2mol/l）和70mg聚乙烯吡咯烷酮，將所得溶液充分?jǐn)噭蚝?，倒?00ml聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，放入烘箱中在130℃下加熱，加熱1h；將所得的溶液，進行收集、清洗、離心，在常壓下60℃烘箱中干燥后反復(fù)研磨得到橙黃色的bioi粉末；將得到的bioi粉末加入含有10g分子量為2000的聚乙二醇的50ml水溶液中；將依次經(jīng)過丙酮、無水乙醇和0.1m鹽酸溶液預(yù)處理后的大小為3.5cm×3.5cm的銅片放入上述所得溶液中；70℃的水浴鍋中水浴加熱8h，并加入磁子進行攪拌，攪拌速率維持在400r/min；反應(yīng)結(jié)束后將所得的銅片取出，在常壓下60℃烘箱中干燥得到cui-bioi/cu復(fù)合薄膜材料；

實驗所用到的菌種，在37℃下，在mh（muellerhinton）肉湯培養(yǎng)18h后立即用pbs溶液稀釋，最終得到的細菌的濃度為10^6.5cfu/ml。在整個實驗過程中，所有的玻璃器皿及pbs溶液都是經(jīng)過去離子水洗凈并在121℃高壓蒸汽下高壓滅菌20分鐘后得到。取0.5ml濃度為10^6.5cfu/ml菌液，均勻分散在新鮮制備的營養(yǎng)瓊脂平板上，靜置五分鐘后，將大小為1cm×1cm的cui-bioi/cu復(fù)合薄膜置于營養(yǎng)瓊脂平板的正中央，用氙燈光源（濾去400nm以下波長）模擬太陽光，進行抑菌圈測試實驗，光照時間為2h。光照后，將營養(yǎng)瓊脂平板置于37℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24h。最終得到的抑菌圈見圖5（圖5中圓圈代表其抑菌圈大小）

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。