一种A、B位铈,铝元素共掺杂诱导氧空位钴酸镧纳米抗菌材料的制备方法及其应用

本发明属于抗菌材料，具体涉及一种a、b位铈，铝元素共掺杂诱导氧空位钴酸镧纳米抗菌材料的制备方法及其应用。

背景技术：

1、近年来，随着社会和科技的不断发展，人们已经逐渐意识到自身健康的重要性。然而，细菌感染已成为威胁公众健康的最严重问题之一。其中一半以上的细菌感染是由革兰氏阴性细菌(g-)大肠杆菌(e.coli)和革兰氏阳性菌(g+)金黄色葡萄球菌(s.aureus)引起。已有研究表明，化学合成的纳米颗粒(nps)对革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌有抗菌作用。但由于一些纳米颗粒价格昂贵，生产成本高，具有生物毒性，后处理困难，严重制约了纳米颗粒的应用范围。因此，寻找有效的、无毒无害、对环境友好的抗菌剂至关重要。

2、钙钛矿型钴酸镧(lacoo3)是一种新型、廉价、环保的半导体金属氧化物，广泛用于储能、还原氮氧化物、裂解水制氢和抗菌等领域。然而，lacoo3相对较宽的禁带宽度极大地限制了其太阳能收集效率，光生电子-空穴对的高度络合也限制了其光催化活性。因此，开发具有可见光响应性和高活性的lacoo3基体是半导体光催化领域面临的关键挑战之一。

3、由co3+和o2-组成的bo6八面体结构和eg轨道决定了lacoo3吸附/反应的能力。通过调整lacoo3的电子结构，可以更有效地与吸附物相互作用。同时，co3d轨道作为lacoo3的导带，而调节o 2p轨道(价带)相对于费米能级的向上移动，使得晶体结构更容易形成氧缺陷，有利于氧离子的导通，修饰后的钙钛矿将表现出更好的催化效果。因此，在lacoo3的晶格中引入其他阳离子是提高其催化性能的重要手段之一。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种a、b位铈，铝元素共掺杂诱导氧空位钴酸镧纳米抗菌材料的制备方法及其应用，采用简单的溶胶-凝胶法对钴酸镧进行a、b位ce，al元素共掺杂诱导氧空位缺陷，并对其进行抗菌活性评价。通过改变金属元素的掺杂量，对基体内部电子结构以及光催化活性位点进行调控，提高光响应能力和光生电子-空穴的分离效率以达到最佳的抗菌活性，安全环保。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、一种a、b位铈，铝元素共掺杂诱导氧空位钴酸镧纳米抗菌材料的制备方法，包括以下步骤：

4、步骤一：按金属离子摩尔比为la，ce：co，al＝1:1依次称取六水合硝酸镧la(no3)3·6h2o，六水合硝酸铈ce(no3)3·6h2o，九水合硝酸铝al(no3)3·9h2o，六水合硝酸钴co(no3)2·6h2o溶解于50ml的去离子水中搅拌30～60min，记为a溶液；以总金属离子：柠檬酸＝1：1～2的摩尔比条件下，将柠檬酸c6h8o7溶解于40ml的去离子水中搅拌30～60min，记为b溶液；

5、步骤二：将a，b溶液缓慢混合并将其放置在85℃水浴锅中搅拌处理，直至溶胶形成湿凝胶，将所制备的湿凝胶在温度为50～120℃环境中加热15～24h形成无定形前体，将烘干后的样品经过煅烧、研磨，即得到一系列la1-xcexco1-yalyo3纳米颗粒，其中，y＝0～0.5；x＝0～0.2。

6、进一步地，所述步骤二中煅烧温度范围为500～900℃且保温时间为2～5h。

7、如上述任一种制备方法制备的a、b位铈，铝元素共掺杂诱导氧空位钴酸镧纳米抗菌材料。

8、进一步地，铈，铝元素共掺杂诱导氧空位钴酸镧的形貌为纳米颗粒且尺寸在20～50nm。

9、进一步地，铈，铝元素共掺杂钴酸镧具有丰富的氧空位缺陷。

10、如上述任一种的a、b位铈，铝元素共掺杂诱导氧空位钴酸镧纳米抗菌材料在环境污染和医疗方面的应用。

11、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

12、本发明所制备的纳米抗菌材料具有安全环保、抗菌力强、持久力好等优点；采用本发明通过对钴酸镧进行a、b位铈，铝元素共掺杂诱导氧空位制备的纳米抗菌材料，在可见光照射下1mg/ml lacoo3、laco0.9al0.1o3和la0.9ce0.1co0.9al0.1o3的抗菌效率分别为52％、79.9％和98.8％。因此，在a、b位共掺杂的la0.9ce0.1co0.9al0.1o3纳米材料具有良好的可见光增强抗菌性能。

技术特征：

1.一种a、b位铈，铝元素共掺杂诱导氧空位钴酸镧纳米抗菌材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的a、b位铈，铝元素共掺杂诱导氧空位钴酸镧纳米抗菌材料的制备方法，其特征在于，所述步骤二中煅烧温度范围为500~900 ℃且保温时间为2~5 h。

3.如权利要求1或2所述的制备方法制备的a、b位铈，铝元素共掺杂诱导氧空位钴酸镧纳米抗菌材料。

4.根据权利要求3所述a、b位铈，铝元素共掺杂诱导氧空位钴酸镧纳米抗菌材料，其特征在于：铈，铝元素共掺杂诱导氧空位钴酸镧的形貌为纳米颗粒且尺寸在20~50 nm。

5.如权利要求4所述的a、b位铈，铝元素共掺杂诱导氧空位钴酸镧纳米抗菌材料，其特征在于，铈，铝元素共掺杂钴酸镧具有丰富的氧空位缺陷。

6.如权利要求3~5任一项所述的a、b位铈，铝元素共掺杂诱导氧空位钴酸镧纳米抗菌材料在环境污染和医疗方面的应用。

技术总结
本发明属于抗菌材料技术领域，具体涉及一种A、B位铈，铝元素共掺杂诱导氧空位钴酸镧纳米抗菌材料的制备方法及其应用。本发明采用溶胶‑凝胶法制备A、B位铈，铝元素共掺杂的钴酸镧纳米抗菌材料。以禁带宽度相对适中的LaCoO<subgt;3</subgt;为基体，通过对其采用非活性中心原子(Ce,Al)共掺杂的方式来提高抗菌活性，将非活性中心Al元素引入B位；同时，在A位引入可变氧化态(Ce<supgt;4+</supgt;/Ce<supgt;3+</supgt;)的Ce元素以诱导氧空位缺陷、增加比表面积，加快载流子运输，达到提高钴酸镧光学性能和氧化/还原性能的高缺陷、储氧能力和氧转换能力。具有安全环保、抗菌力强、持久力好等优点。

技术研发人员：尚荣荣,刘俊莉,张凯涛,沈佳昊,张华,刘辉,李军奇
受保护的技术使用者：陕西科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12