[发明专利]一种Bi2WO6/BiVO4复合光催化杀菌剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于光催化领域，具体涉及一种Bi₂WO₆/BiVO₄复合光催化杀菌剂及其制备方法。

背景技术

光催化型抗菌材料主要是指具有光催化性能的半导体材料，半导体材料在光照下被激发后可产生具有强氧化性的自由基(·OH、·O₂^-和h⁺)，这些自由基将破坏微生物细胞的细胞壁和细胞膜，导致细胞质泄露进而造成微生物细胞凋亡。同时这些自由基也可以进入细胞内部，破坏细胞内的功能大分子，造成微生物细胞生长代谢出现紊乱，并可以进一步氧化分解微生物的代谢物和胞内物质，实现对微生物的完全杀灭^[1]。自从日本科学家Matsunaga等^[1]首次报道TiO₂在紫外光照下具有良好的杀菌性能后，光催化型抗菌材料受到了研究者的极大关注并进行了广泛研究。研究表明光催化型抗菌材料不仅具有广谱抗菌性能，可以杀灭各类微生物，并且对微生物释放出的有害物质无特异性，可以使其完全氧化分解，不造成二次污染。因此，光催化型抗菌材料具有的抗菌性能高、作用持久、低耐药性、无污染、无毒和广谱抗菌等优点，使其在水体净化和海洋防污等领域中具有很好的应用前景^[2]。目前，TiO₂因其化学性质稳定、无毒、低成本等优点成为使用最广泛的光催化材料。但是由于TiO₂的禁带宽度为3.2eV，导致其光吸收范围仅局限于紫外光区，而这部分光尚达不到照射到地面的太阳光谱的5％，大大限制了对太阳能的利用^[3]。因此，为了实现太阳能的有效利用，降低抗菌材料对环境和人体的危害，开发和设计具有可见光响应、绿色环保的新型光催化抗菌材料具有重要的实际意义。近年来，可见光催化杀菌材料的开发和利用成为了研究热点，国内外已有很多报道。

其中，BiVO₄和Bi₂WO₆因具有较窄的禁带宽度而具有良好的可见光吸收性能，在可见光照下具有较高的催化活性，在环境净化和新能源开发领域具有潜在的应用价值，成为目前较为广泛研究的光催化剂^[4,5]。但是由于单体光催化剂中光电子-空穴分离较慢，光生载流子易复合，导致光催化性能受限，而通过半导体复合构建复合材料可以加速电子-空穴分离，提高材料的光催化性能^[6,7]。因此，在光催化领域急需一种复合型催化剂。

[1]T.Matsunaga,R.Tomada,Y.Nakajima,N.Nakamura,T.Komine.Continuous-sterilizationsystemthatusesphotosemiconductorpowers[J].AppliedandEnvironmentalMicrobiology,1988,54:1330-1333.

[2]A.J.Huh,Y.J.Kwon.“Nanoantibiotics”:Anewparadigmfortreatinginfectiousdiseasesusingnanomaterialsintheantibioticsresistantera[J].JournalofControlledRelease,2011,156:128-145.

[3]K.Nakata,A.Fujishima.TiO₂photocatalysis:Designandapplications[J].JournalofPhotochemistryandPhotobiologyC:PhotochemistryReviews,2012,13:169-189.

[4]M.Shang,W.Z.Wang,J.Ren,S.M.Sun,L.Zhang.AnovelBiVO₄hierarchicalnanostructure:controllablesynthesis,growthmechanism,andapplicationinphotocatalysis[J].CrystEngComm,2010,12:1754-1758.