一种CuS/Cu9S8异质结光催化剂及其制备方法和应用与流程

本发明涉及光催化材料，尤其是指一种cus/cu9s8异质结光催化剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、近年来，基于近红外光照射的光热抗菌手段引起研究者的关注。光热剂可以将近红外辐射转化成大量的热，从而削弱细菌蛋白质活性和能量合成，最终导致细菌死亡。但是单一的光热作用不能达到高效的杀菌效果。光催化技术因其环境友好和低成本的优点而被认为是解决细菌污染问题的一种有前途和可持续的方法。然而，大多数光催化剂的光吸收能力较差，光生电子-空穴对的复合速度较快，光催化效率较低。

2、cus作为一种良好的半导体材料，不仅是一种化学稳定性好的多功能合成材料，同时也是一种最近发现的可调控的具有高效可见光催化活性的新型材料。但是单一硫化铜的光生电子空穴对复合率高，光催化活性较低，光热效率低。因此，构建高效抗菌剂迫在眉睫。

3、本发明通过将两种单一的硫化铜材料构建异质结构来提高其光催化活性。相比单一的硫化铜，制备所得cus/cu9s8异质结光催化剂具有高效的杀菌性能。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种cus/cu9s8异质结光催化剂及其制备方法和应用，本发明旨在构建不同硫化铜晶型，形成硫化铜异质结，最终获得高效的光催化性能和光热性能，能够达到100％的杀菌效果。

2、本发明通过以下技术方案实现：

3、本发明的第一个目的是提供一种cus/cu9s8异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4、将cu(ch3coo)2·h2o与表面活性剂溶解于溶剂中，搅拌混合，加入硫源继续搅拌反应，洗涤，干燥，制备得到所述cus/cu9s8异质结光催化剂。

5、在本发明的一个实施例中，所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮；所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量为40000～50000。

6、在本发明的一个实施例中，所述cu(ch3coo)2·h2o与表面活性剂质量比为3:4～4:5。

7、在本发明的一个实施例中，所述溶剂为聚乙二醇；所述聚乙二醇的分子量为400；所述硫源选自硫脲。

8、在本发明的一个实施例中，所述反应的温度为170℃～190℃。

9、在本发明的一个实施例中，所述反应的时间为20h～22h。

10、本发明第二个目的是提供所述制备方法制备所得cus/cu9s8异质结光催化剂。

11、本发明第三个目的是提供所述的cus/cu9s8异质结光催化剂在杀菌中的应用。

12、在本发明的一个实施例中，所述cus/cu9s8异质结光催化剂的浓度≥50μg/ml。

13、在本发明的一个实施例中，所述杀菌在波长为808nm的光照下进行；所述杀菌的时间≤10min。

14、本发明的机理：相比单一的cus和cu9s8，cus/cu9s8异质结的形成提高了光生电子-空穴对分离效率，更多的光生电荷载流子参与氧化还原反应从而产生活性氧，提高了光催化杀菌性能。此外，cus/cu9s8产生的过高热加速了细菌死亡。

15、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

16、1.本发明cus/cu9s8异质结光催化剂提高了光催化杀菌效果，能够在10min实现几乎100％的大肠杆菌和枯草芽孢杆菌的杀灭率。

17、2.本发明cus/cu9s8纳米光催化剂可以有效杀灭革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌，比如大肠杆菌和枯草芽孢杆菌。

18、3.本发明构建的异质结构，调整了单一硫化铜的能带结构，促进了近红外光照下自由基的产生，提高了光热性能。

技术特征：

1.一种cus/cu9s8异质结光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮；所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量为40000～50000。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述cu(ch3coo)2·h2o与表面活性剂质量比为3:4～4:5。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂为聚乙二醇；所述硫源选自硫脲。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述反应的温度为170℃～190℃。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述反应的时间为20h～22h。

7.权利要求1-6任一项所述制备方法制备所得cus/cu9s8异质结光催化剂。

8.权利要求7所述的cus/cu9s8异质结光催化剂在杀菌中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述cus/cu9s8异质结光催化剂的浓度≥50μg/ml。

10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述杀菌在波长为808nm的光照下进行；所述杀菌的时间≤10min。

技术总结
本发明涉及一种CuS/Cu<subgt;9</subgt;S<subgt;8</subgt;异质结光催化剂及其制备方法和应用，属于光催化材料技术领域。本发明CuS/Cu<subgt;9</subgt;S<subgt;8</subgt;异质结光催化剂的制备方法，包括以下步骤：将Cu(CH<subgt;3</subgt;COO)<subgt;2</subgt;·H<subgt;2</subgt;O与表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮溶解于溶剂中，搅拌混合，加入硫源继续搅拌反应，洗涤，干燥，制备得到所述CuS/Cu<subgt;9</subgt;S<subgt;8</subgt;异质结光催化剂。本发明CuS/Cu<subgt;9</subgt;S<subgt;8</subgt;异质结光催化剂提高了光催化杀菌效果，能够在10min实现几乎100％的大肠杆菌和枯草芽孢杆菌的杀灭率。且本发明构建的异质结构，调整了单一硫化铜的能带结构，促进了近红外光照下自由基的产生，提高了光热性能。

技术研发人员：张泽,张振宇,柳逢春,陈秀芳,郭力强,涂杉,毕引娣,李玉,阎寒冰
受保护的技术使用者：国网山西省电力公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11