纳米线光催化杀菌剂及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明属于光催化领域，具体涉及Ag2V40nm米线光催化杀菌剂及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002]近年来，随着科学技术的飞速发展，环境污染和能源短缺问题日益严重，严重制约着人类的可持续发展，而且严重危害人类健康。因此，保护环境、控制污染受到了人们越来越多的重视，而开发和使用高效、环保、科学的新技术和新能源成为了目前的研究热点。半导体光催化技术因其可利用太阳能资源，并且具有高效、绿色、无污染等特点成为了一种潜在的解决能源和环境问题的方法，近年来受到了广泛关注。近年来，光催化技术的应用研究发展十分迅速，这新技术还具有无选择性、稳定性高、能耗低、操作简便和低成本等突出优点，能有效的氧化降解有机物质和杀灭致病微生物，在污水处理、废气处理、空气净化、杀菌消毒、催化制氢、还原co2等方面有广泛应用，并且效果良好。
[0003]目前，Ti02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Ti02禁带宽度为3.2eV，其对应的吸收波长为387.5nm，光吸收范围仅局限于紫外光区，大大限制了对太阳能的利用[1]。因此，为了实现太阳能的有效利用，开发和设计具有可见光响应、绿色环保的新型光催化材料具有重要的实际意义。近期，具有一维线状结构的材料受到了广泛关注[2，3]，一维线状结构往往具有较大的比表面积，在光催化反应中可以对目标物有效吸附，同时可以加快光生载流子在材料表面分离，导致光催化性能提高。作为具有一维结构的半导体材料，钒酸银(SV0)因其具有特殊的杂化轨道使其价带电势升高
[4]，因而拥有较窄的带隙(Eg〈2.5eV)，导致具有良好的可见光吸收性能，加上环境友好的特性，使钒酸银在可见光催化中有潜在的应用前景，近年来引起了研究者的极大关注[2 4]。
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【发明内容】
[0008]本发明的目的在于针对现有存在的问题，提供一种Ag2V40n纳米线光催化杀菌剂及其制备方法和应用。
[0009]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实施:
[0010]一种Ag2V40nm米线光催化杀菌剂，光催化杀菌剂为通过水热合成法获得具有单晶结构的Ag2V40n—维纳米线。
[0011]—种Ag2V40n纳米线光催化杀菌剂的制备方法，通过水热合成法获得具有单晶结构的Ag2V40n—维纳米线。
[0012]具体，将NH4V0#P AgNO 3分别溶解在超纯水中使其完全溶解，分别得溶解液；然后在磁力搅拌下将AgN03溶解液逐滴加入到NH 4V03溶解液中，继续避光搅拌得悬浮液，将悬浮液置于室温条件下避光陈化，然后将悬浮液转移至高压反应釜中，放入电热恒温鼓风干燥箱中加热处理，而后得到具有一维纳米线结构的Ag2V40n*催化杀菌剂。
[0013]所述NH4V03与AgNO 3的物质的量之比为2:1。
[0014]所述在磁力搅拌下将AgN03溶解液逐滴加入到NH 4V03溶解液中，继续避光搅拌30 ?90mino
[0015]所述搅拌结束后将悬浮液置于室温条件下避光陈化2?10h。
[0016]所述悬浮液在电热恒温鼓风干燥箱中加热处理的反应温度为120?180°C，反应时间为12?36ho
[0017]所述在电热恒温鼓风干燥箱中加热处理后，经抽滤，然后由超纯水和无水乙醇依次洗涤，洗涤后以30?90°C真空干燥3?15h后，得到具有一维纳米线结构的Ag2V40n*催化杀菌剂。
[0018]—种AgAOn纳米线光催化杀菌剂的应用，所述Ag AOn纳米线光催化杀菌剂作为光催化剂或杀菌剂的应用。
[0019]所述Ag2V40n纳米线光催化杀菌剂作为水体净化中的光催化剂或杀菌剂的应用。
[0020]—种纳米线光催化杀菌剂的应用，所述Ag 2V40n纳米线光催化杀菌剂在水体净化中的应用。
[0021]Ag2V40nm米线光催化剂应用于水体中，对有害微生物大肠杆菌(E.coli)和金黄色葡萄球菌(S.aureus)的可见光催化杀灭，采用500W氙灯作为光源，其波长范围为420?760nm ;所述微生物浓度为106cfu/mL ;所述Ag2V40nm米线光催化杀菌剂的用量为1.0mg/mLo
[0022]其光催化活性具体测试方法为:采用500W氙灯作为光源，辅以滤光片；将微生物溶液加入到反应器中，然后加入Ag2V40n纳米线光催化杀菌剂，暗态吸附达到平衡后开始光照，光照过程中间隔一定时间取样，通过平板计数法测定存活细菌浓度，计算杀灭率。所述的光源为氙灯，其波长范围为420?760nm ;所述微生物浓度为106cfu/mL ;所述Ag2V40nm米线光催化杀菌剂的用量为1.0mg/mL。
[0023]本发明的有益效果在于:
[0024](1)本发明采用简单的水热法合成Ag2V40n纳米线光催化杀菌剂，制备方法工艺简单，易于控制、成本低廉；
[0025](2)本发明制备的Ag2V40n纳米线光催化杀菌剂具有一维结构、较大的比表面积和良好的可见光吸收性能；
[0026](3)本发明制备的Ag2V40n纳米线光催化杀菌剂在可见光下具有高效的光催化活性、稳定性和重复利用性，对水体中有害微生物具有高效的杀灭效果，在水体净化等领域将具有很好的应用前景；
[0027](4)本发明制备的Ag2V40n纳米线光催化杀菌剂具有尚效的可见光催化活性，在500W氙灯照射下，1.0mg/mL Ag2V40nm米线光催化杀菌剂对浓度为10 6cfu/mL的微生物30min内杀灭率可达到99.99 %。
【附图说明】
[0028]图1为本发明实施例1制备的X-射线衍射(XRD)图谱(其中横坐标为2 Θ (角度)，单位为degree(度);纵坐标为Intensity (强度)，单位为a.u.(绝对单位))；
[0029]图2为本发明实施例1制备的Ag2V40n的扫描电子显微镜(FESEM)照片㈧，透射电子显微镜(TEM)和选区电子衍射(SEAD)照片⑶；
[0030]图3为本发明实施例1制备的Ag2V4(U^ EDX图谱㈧和FT-1R图谱(B)(其中A图中横坐标为Energy (能量)，单位为keV (千电子伏特)，纵坐标为Intensity (强度)，单位为a.u.(绝对单位)；B图中Wavenumber (波数)，单位为cm 1 (厘米的倒数)，纵坐标为T% (透过率))；
[0031]图4为本发明实施例1制备的Ag2V40d^紫外可见漫反射光谱(UV-DRS)图和(ahv)1/2?hv图(其中横坐标为Wavelength(波长)，单位为nm(纳米)，纵坐标为Absorbance (吸光度)，单位为a.u.(绝对单位)；内图中横坐标为h v (能量)，单位为eV (电子伏特)，纵坐标为(a h V )1/2，单位为(eV)1/2))；
[0032]图5为本发明实施例1制备的Ag2V40n光催化杀菌反应中大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的存活曲线(A)和对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的光催化杀菌率(B)(其中A图中横坐标为Time (时间)，单位为min (分钟)，纵坐标为Cell density (细胞浓度)，单位为logC cfu/mL (菌落数);B图中纵坐标为Antibacterial rate (杀菌率)，单位为％)。
【具体实施方式】
[0033]以下通过具体的实施例对本发明作进一步说明，有助于本领域的普通技术人员更全面的理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
[0034]本发明通过简单的水热合成法制备了具有一维结构的Ag2V40n纳米线光催化杀菌剂，该催化剂具有良好的可见光吸收性能，在可见光下具有高效的光催化活性和稳定性，对水体中有害微生物具有高效的杀灭效果，在水体净化等领域将具有很好的应用前景。同时该光催化杀菌剂的制备方法具有简单易行、价格低廉等特点。
[0035]实施例1:
[0036]Ag2V40n纳米线光催化杀菌剂的制备方法:
[0037]通过水热合成法制备。称取2.0mmol NH4V03溶解在50mL超纯水中，加热至80°C并不断搅拌使其完全溶解；将1.0mmol AgN03溶解在20mL超纯水中，搅拌使其溶解，分别得溶解液；然后在磁力搅拌下将上