一种铜纳米颗粒-氮化碳光催化灭菌复合材料的制备方法和用途

1.本发明涉及光催化材料技术领域，尤其是涉及一种铜纳米颗粒-氮化碳光催化灭菌复合材料的制备方法和用途。


背景技术：

2.病原体传播引起的细菌感染是人类面临的主要身体健康威胁之一，它表现出很强的快速传染性。光催化技术由于其优异的绿色环保、成本低、工艺简单、易于维护等特点，有希望替代现有水消毒技术解决病原体传播问题。近年来，人们一直致力于开发用于光催化消毒中的多种半导体光催化剂，在众多的光催化剂中，氮化碳因为具有良好的可见光响应、稳定的结构、无毒和廉价易得等优势，成为最受欢迎的光催化材料之一。
3.王等人(wang x,maeda k,thomas a,et al.a metal-free polymeric photocatalyst for hydrogen production from water under visible light[j].nature materials,2009,8(1):76-80)在2009年首次将氮化碳用于光催化技术并取得优异的成果，至此，氮化碳受到环境领域的广泛关注。研究发现，氮化碳虽具有较好的热稳定性和化学稳定性，但单体的石墨相氮化碳由于光生电子-空穴对的复合率高、量子效率低等缺点，使其在光催化领域的应用效果并不理想。苏等人(sun l,feng y,mak,et al.synergistic effect ofsingle-atomag and hierarchical tremella-like g-c3n4:electronic structure regulation and multi-channel carriers transport for boosting photocatalytic performance[j].applied catalysis b:environmental,2022,306:121106)就此提出了贵金属掺杂以改性氮化碳的方法，贵金属纳米材料与氮化碳结合后，在氮化碳表面可以局部产生等离子体共振效应协同捕获光生电子，达到抑制光生空穴-电子对复合的目的。虽然贵金属掺杂的方式可以显著提升氮化碳的光催化性能，但是也存在些许缺陷，一方面，贵金属材料因价格昂贵而缺乏现实可行性，另一方面，由于贵金属具有较高的稳定性，需要借助危险的强还原剂进行处理，大多需要较为苛刻的制备条件。针对上述问题，过渡金属改性氮化碳以提高光催化活性成为新的研究热点。与金、银和铂等贵金属相比，过渡金属中的铜更便宜，也更容易获得，matt等人(md capobianco,b pattengale,j neu,et al.single copper atoms enhance photoconductivity in g-c3n4[j].journal of physical chemistry letters,2020,11(20):8873-8879)通过负载铜纳米颗粒实现与贵金属类似的等离子体共振效应，弥补氮化碳光生空穴-电子容易复合的缺陷，然而金属铜由于自身理化性质的局限性，负载后的材料无法获得如贵金属掺杂材料般显著的光催化性能。因此，如何提高铜基氮化碳光催化活性成为亟待解决的问题。
[0004]
光催化过程中，活性氧物种(ross)可以通过自身的氧化性破坏细菌结构，目前普遍认为光催化剂的ross生成能力是影响灭菌效率的主要因素，然而铜弱于贵金属的光电性能势必会导致ross生成总量较少，这也是灭菌效率低于贵金属的直接原因。但四种ross(
·o2-、1o2、
·
oh、h2o2)对细菌细胞的作用效果也有差别，如果将有限的ros生成能力实行分配，
减少低效ros的产生，促进高效ross的生成，有可能进一步提升光催化灭菌效果。大量研究学者发现，过氧化氢(h2o2)具有脂溶性，其可以穿透大部分菌膜从内部破坏细菌，这也导致h2o2在光催化灭菌过程中起到最为关键的作用。因此，如何通过选择性提升h2o2产量以达到与贵金属掺杂后相同的光催化提升效果对铜基氮化碳的现实应用和光催化剂的未来工业化生产有着重要意义。
[0005]
有鉴于此，特提出本发明。


技术实现要素：

[0006]
现有氮化碳材料光催化灭菌效率低，需要6小时完成浓度107cfu
·
ml-1
金黄色葡萄球菌的灭活。虽然通过贵金属掺杂的方式可以在1小时左右完成灭菌，显著的提升了灭菌性能，但金、银、铂等贵金属成本高昂，对制备条件的要求较高，严重限制了其规模化应用。而铜等过渡金属由于自身理化性质弱于贵金属，无法单独通过等离子体共振效应获得与贵金属掺杂相同的光催化效果，灭菌时间集中在2-3小时，难以满足行业内的现实应用。
[0007]
发明人意外地发现，通过特定方法制备方法合成的铜纳米颗粒-氮化碳材料，可以选择性提升过氧化氢产量，突破过渡金属本身性能的限制，达到与贵金属掺杂相同的灭菌效果。光生过氧化氢因为可以穿透大部分细胞膜而比其他ross(不能穿透细胞膜)具有更强的细胞毒性，通过ross定量分析(图5)可知，本发明降低对灭菌效果影响较小的其他ross产量，选择性的将过氧化氢产量提升至两倍。这一现象是极为少见的，通过金纳米颗粒对氮化碳进行修饰的过程中并没有观察到类似结果，其他方法制得的铜基氮化碳材料也暂时没有相关现象的报道。
[0008]
本发明的目的之一在于提供一种铜纳米颗粒-氮化碳光催化灭菌复合材料的制备方法，
[0009]
本发明的目的之二在于提供一种上述方法制备得到的铜纳米颗粒-氮化碳光催化灭菌复合材料。
[0010]
本发明的目的之三在于提供一种上述铜纳米颗粒-氮化碳光催化灭菌复合材料在光催化灭菌或光催化产过氧化氢中的用途。
[0011]
为了实现上述目的，采用以下技术方案：
[0012]
第一方面，本发明提供了一种铜纳米颗粒-氮化碳光催化灭菌复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0013]
(1)热聚合法制备氮化碳：将尿素原材料转移到坩埚中，放入马弗炉中加热，产物洗涤、过滤和干燥，得到氮化碳；
[0014]
(2)将步骤(1)的氮化碳溶于水中超声分散均匀，随后添加纳米铜胶体溶液，混合溶液再次进行超声处理，随后磁力搅拌，干燥后得到铜纳米颗粒-氮化碳光催化灭菌复合材料。
[0015]
下面对各步骤进行具体说明。
[0016]
步骤(1)
[0017]
在马弗炉中，尿素加热转化为氮化碳。
[0018]
在一些实施方式中，在步骤(1)中，马弗炉加热程序设置为：升温速率1～5℃/min，升温至500～600℃，持续2～6小时。优选地，马弗炉加热程序设置为：升温速率1℃/min，升
温至600℃，持续4小时。
[0019]
在一些实施方式中，在步骤(1)中，尿素使用量为10-20g，坩埚规格为30-60ml，优选地，尿素使用量为15g，坩埚规格为50ml。
[0020]
在一些实施方式中，在步骤(1)中，产物使用硝酸溶液进行洗涤、过滤，在50-70℃烘箱中干燥6-18小时，优选在60℃烘箱中干燥12小时。
[0021]
优选地，使用的硝酸溶液的浓度为0.01-0.05mol/l，例如0.01mol/l。
[0022]
步骤(2)
[0023]
铜纳米颗粒-氮化碳采用简单的物理方法(静电相互作用)制备。
[0024]
在一些实施方式中，在步骤(2)中，添加的纳米铜胶体溶液中纳米铜的质量占氮化碳质量的1-15％，例如1％、5％、10％、15％。
[0025]
优选地，纳米铜胶体溶液浓度为3.2g/l，添加量分别0.094ml、0.47ml、0.94ml、1.41ml，对应质量比1％、5％、10％、15％。
[0026]
优选地，纳米铜胶体溶液为纳米铜直径5～10nm的水分散液。
[0027]
在一些实施例中，步骤(2)包括：称取30mg氮化碳溶于10ml水后超声30min分散均匀，随后添加纳米铜胶体溶液，混合溶液再次进行超声处理30min，随后磁力搅拌4小时，最终置于60℃烘箱中干燥10小时。
[0028]
本发明制备步骤包括：热聚合法得到块状氮化碳；酸化后，超声剥离获得片状氮化碳；通过静电相互作用将铜纳米颗粒负载到片状氮化碳表面后，便可得到铜纳米颗粒-氮化碳光催化灭菌复合材料。此复合材料可以减少其他低效氧化性自由基的产量，选择性地将光催化灭菌中起关键作用的过氧化氢产量提升1倍，最终突破过渡金属自身光电性能较低的限制，达到与贵金属掺杂相同的效率，将其应用于金黄色葡萄球菌的灭活，能够在可见光下60min内实现水体的消毒，在光催化灭菌、光催化产过氧化氢等领域展现出良好的前景。
[0029]
第二方面，本发明提供了一种上述制备方法制得的铜纳米颗粒-氮化碳光催化灭菌复合材料。
[0030]
所述铜纳米颗粒-氮化碳光催化灭菌复合材料包括片状氮化碳，以及负载在所述片状氮化碳表面的铜纳米颗粒；铜纳米颗粒的粒径范围为5-10nm。
[0031]
本发明方法制备得到的铜纳米颗粒-氮化碳具有选择性产生过氧化氢的性质。
[0032]
第三方面，本发明提供了一种上述铜纳米颗粒-氮化碳光催化灭菌复合材料在光催化灭菌或光催化产过氧化氢中的用途。
[0033]
本发明材料具有优异光催化产氧化性自由基能力，可以选择性提升过氧化氢产量，在光催化灭大肠杆菌、光催化灭粪肠球菌、光催化灭铜绿假单孢体、光催化产过氧化氢过程中会取得良好的效果。
[0034]
有益效果：
[0035]
目前在氮化碳性能的研究中，铜纳米颗粒负载的方法可以引发与贵金属类似的等离子体共振效应，但由于自身性能的局限性，无法达到贵金属掺杂相同的光催化效果。本发明发现通过采用特定制备方法，合成的材料在引发等离子体共振效应的同时选择性提高光生过氧化氢产量，实现与贵金属掺杂媲美的光催化灭菌效果。
[0036]
本发明材料制备工艺简单，成本低廉，稳定性好。
[0037]
试验表明，本发明制备得到的光催化复合材料1小时即可完成100％细菌失活，且
循环4次后性能无明显变化，在太阳光下也展现出良好的灭菌效果。具体的：
[0038]
在金黄色葡萄球菌液浓度为107cfu
·
ml-1
，300w氙灯光照条件下，本发明材料60min即可完成全部细菌失活，达到大部分贵金属掺杂复合材料的灭菌效率，实现了比较理想的消毒目的。
[0039]
在金黄色葡萄球菌液浓度为107cfu
·
ml-1
，300w氙灯光照条件下，本发明材料四次循环后，灭菌效果无明显下降，体现出较好的稳定性。
[0040]
在300w氙灯光照条件下，测定ross累计浓度，本发明材料降低其他ros产量，选择性生成光催化灭菌过程中最为关键的过氧化氢。
[0041]
在300w氙灯光照条件下，测定金纳米颗粒氮化碳复合材料的过氧化氢产量，没有发现与铜纳米颗粒氮化碳相同的现象。
[0042]
在金黄色葡萄球菌浓度为107cfu
·
ml-1
，自然光情况下，本发明材料45min即可完成全部细菌失活，均优于单体的氮化碳及商用p25二氧化钛材料的光催化灭菌性能(图7)。
附图说明
[0043]
图1为实施例1制备的片状氮化碳的扫描电镜图。
[0044]
图2为实施例1制备的铜纳米颗粒-氮化碳的透射电镜图。
[0045]
图3为不同掺杂比铜纳米颗粒氮化碳灭菌效果图。
[0046]
图4为循环实验结果图。
[0047]
图5为氮化碳与铜纳米颗粒氮化碳复合材料的(a)单线态氧、(b)超氧自由基、(c)羟基自由基、(d)过氧化氢的产量对比图。
[0048]
图6为金纳米颗粒氮化碳过氧化氢产量结果图。
[0049]
图7为太阳光下的灭菌效果图。
[0050]
图8为实施例1制备的铜纳米颗粒-氮化碳与片状氮化碳灭大肠杆菌k-12效果图。、
[0051]
图9为实施例1制备的铜纳米颗粒-氮化碳与片状氮化碳灭大肠杆菌dh5α效果图。
[0052]
图10为实施例1制备的铜纳米颗粒-氮化碳与片状氮化碳灭粪肠球菌效果图。
具体实施方式
[0053]
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0054]
下面通过实施例对本发明作进一步说明。如无特别说明，实施例中的材料为根据现有方法制备而得，或直接从市场上购得。
[0055]
试剂：
[0056]
尿素购自天津福宇精细化工有限公司；
[0057]
纳米铜胶体溶液购自南京先丰纳米材料科技有限公司，规格：3.2g/l；
[0058]
lb肉汤、营养琼脂购自青岛海波生物技术有限公司；
[0059]
大肠杆菌k-12、大肠杆菌dh5α、金黄色葡萄球菌和粪肠球菌均购自杭州宝赛生物技术有限公司；
[0060]
异丙醇和糠醇购于天津市富宇精细化工有限公司；
[0061]
对氯苯甲酸和氮蓝四唑购于上海市罗恩科技发展有限公司；
[0062]
邻苯二甲酸氢钾和碘化钾购于上海阿拉丁试剂有限公司；
[0063]
氯化钠购于上海生工生物工程有限公司；
[0064]
硝酸购于天津大茂化学试剂厂；
[0065]
p25 tio2购于上海市罗恩科技发展有限公司。
[0066]
仪器：
[0067]
本实验所用的仪器为：300w氙灯(pls-sxe300,北京泊菲莱科技有限公司)、hitachi s-4800扫描电子显微镜(scanning electron microscope，sem)、hitachi u-2900紫外-可见分光光度计、agilent 1260高效液相色谱仪。
[0068]
实施例1
[0069]
一种铜纳米颗粒-氮化碳光催化灭菌复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0070]
(1)将15g尿素转移到50ml坩埚，然后在马弗炉中，以1℃/min的升温速率升至600℃，在600℃保持4小时后，自然冷却到室温。所获得的块状氮化碳使用浓度为0.01mol/l硝酸溶液进行洗涤过滤后，在60℃烘箱中干燥12小时。
[0071]
(2)称取30mg块状氮化碳溶于10ml超纯水，超声30min后得到片状氮化碳(扫描电镜图如图1所示)，添加0.094ml的铜纳米颗粒溶液，混合溶液再次超声处理30min，随后磁力搅拌4小时，置于烘箱干燥12小时，所获得的产品记为1％cu-g-c3n4(透射电镜图如图2所示)。
[0072]
实施例2
[0073]
一种铜纳米颗粒-氮化碳光催化灭菌复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0074]
(1)将15g尿素转移到50ml坩埚，然后在马弗炉中，以1℃/min的升温速率升至600℃，在600℃保持4小时后，自然冷却到室温。所获得的块状氮化碳使用浓度为0.01mol/l硝酸溶液进行洗涤过滤后，在60℃烘箱中干燥12小时。
[0075]
(2)称取30mg块状氮化碳溶于10ml超纯水，超声30min后添加0.47ml的铜纳米颗粒溶液，混合溶液再次超声处理30min，随后磁力搅拌4小时，置于烘箱干燥12小时，所获得的产品记为5％cu-g-c3n4。
[0076]
实施例3
[0077]
一种铜纳米颗粒-氮化碳光催化灭菌复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0078]
(1)将15g尿素转移到50ml坩埚，然后在马弗炉中，以1℃/min的升温速率升至600℃，在600℃保持4小时后，自然冷却到室温。所获得的块状氮化碳使用浓度为0.01mol/l硝酸溶液进行洗涤过滤后，在60℃烘箱中干燥12小时。
[0079]
(2)称取30mg块状氮化碳溶于10ml超纯水，超声30min后添加0.94ml的铜纳米颗粒溶液，混合溶液再次超声处理30min，随后磁力搅拌4小时，置于烘箱干燥12小时，所获得的产品记为10％cu-g-c3n4。
[0080]
实施例4
[0081]
一种铜纳米颗粒-氮化碳光催化灭菌复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0082]
(1)将15g尿素转移到50ml坩埚，然后在马弗炉中，以1℃/min的升温速率升至600℃，在600℃保持4小时后，自然冷却到室温。所获得的块状氮化碳使用浓度为0.01mol/l硝
酸溶液进行洗涤过滤后，在60℃烘箱中干燥12小时。
[0083]
(2)称取30mg块状氮化碳溶于10ml超纯水，超声30min后添加1.41ml的铜纳米颗粒溶液，混合溶液再次超声处理30min，随后磁力搅拌4小时，置于烘箱干燥12小时，所获得的产品记为15％cu-g-c3n4。
[0084]
对比例1
[0085]
matt等人对cu-g-c3n4的制备：
[0086]
约3g双氰胺和2mmol cucl2·
2h2o在氧化铝坩埚中混合。坩埚被盖住，顶部被包裹在铝箔。坩埚放置在马弗炉中，加热至550℃以5℃/min的升温速度持续4小时，然后使其冷却至环境冷却。将样品从坩埚中取出并用研钵和研杵研磨成粉末。
[0087]
与实施例的区别在于，制备g-c3n4过程中加入cu前驱体，尿素转化为g-c3n4的同时原位生成cu纳米颗粒。
[0088]
对比例2
[0089]
对金纳米颗粒-氮化碳(au-g-c3n4)的制备：
[0090]
将15g尿素加入50ml带盖陶瓷坩埚，放入马弗炉，以1℃/min升温速率升温至600℃，持续4h，冷却后得到的块状氮化碳使用摩尔比1％的稀硝酸溶液润洗后，再使用去离子水润洗，最终60℃烘箱烘干过夜，得到氮化碳粉末。随后，将0.2g氮化碳粉末溶于10ml去离子水后加入10mg/ml氯金酸溶液0.004ml，磁力搅拌2小时。在冷水浴的条件下，将0.01mol/l硼氢化钠溶液0.012ml快速加入到氮化碳-氯金酸混合溶液中，磁力搅拌3小时后离心收集，去离子水润洗3次，60℃烘箱过夜，最终的到10％au-g-c3n4复合材料。
[0091]
实验1抑菌活性测试
[0092]
实验样品：实施例1-4、氮化碳。
[0093]
实验过程：
[0094]
以革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌为目标污染物，验证光催化剂的抑菌活性。
[0095]
(1)菌液培养
[0096]
37℃条件下，将金黄色葡萄球菌细胞在营养肉汤培养基中培养16小时，肉汤中的金黄色葡萄球菌通过3000rpm离心10min收集。使用生理盐水(0.9％氯化钠溶液)洗涤掉肉汤溶液后，将金黄色葡萄球菌细胞重新悬浮于生理盐水中。通过紫外可见光分光光度计测量菌悬浮液的吸光度至0.170，使用生理盐水稀释13倍后获得初始金黄色葡萄球菌浓度为107cfu
·
ml-1
的菌悬浮液。
[0097]
(2)光催化灭菌
[0098]
在菌悬浮液中均匀的加入6mg的实验样品。混合溶液在在氙灯下照射0、15、30、45、60min时，取出0.1ml的混合溶液，使用生理盐水均匀稀释200-2000000倍。最后，稀释后的菌悬液被均匀地涂抹在营养琼脂平板上。
[0099]
(3)计数结果
[0100]
涂抹菌悬浮液的营养琼脂平板在37℃的培养箱中孵育18小时后，营养琼脂表面出现肉眼可见的金黄色葡萄球菌细胞，以目测活细胞的方式进行计数，通过反乘稀释倍数得到各时间点的细菌浓度，通过log值体现在灭菌效果图中。
[0101]
本消毒实验中使用的光源为配有紫外切割滤光片(λ《400nm)的300w氙灯(pls-sxe300)，反应系统的温度通过恒温控制器保持在25℃，光对照实验与暗对照实验分别在开
光源但未添加光催化剂及未开光源但添加光催化剂的条件下进行灭菌实验。
[0102]
实验结果：如图3所示。
[0103]
从图3可以看出，一旦加入10％cu-g-c3n4复合材料，在氙灯照射的60min内，就可以完成7log10 cfu ml-1
浓度的金黄色葡萄球菌灭活，而单体g-c3n4仅达到1.59log失活。在没有光催化剂的光照射的光对照实验及没有加入材料的实验条件下的暗对照实验中，很少大肠杆菌细胞在60min内失活(低于1.0log减少)，表明灭菌活性主要来自光激发的催化剂。
[0104]
实验2循环实验
[0105]
实验样品：实施例3。
[0106]
实验过程：一次灭菌实验后将10％cu-g-c3n4复合材料进行离心收集，并使用乙醇和蒸馏水彻底洗涤。收集到的光催化剂在60℃下干燥，然后再次循环运行，累计进行4次。
[0107]
实验结果：如图4所示。
[0108]
从图4可以看出，4次循环后，灭菌效果无明显变化，表明10％cu-g-c3n4良好的稳定性和可重复使用性。
[0109]
实验3活性氧物种定量分析
[0110]
实验样品：实施例3。
[0111]
实验过程：通过探针法对光催化过程中产生的ross进行定量分析。
[0112]
(1)超氧自由基(
·o2-)
[0113]
采用氮蓝四唑(nbt)为探针测定光催化体系中
·o2-的稳态浓度。nbt的初始浓度为10μmol/l，于一定的时间间隔收集定量的反应液，使用hitachi u-2900紫外-可见分光光度计对nbt进行定量分析，检测波长为λ＝259nm。
[0114]
(2)单线态氧(1o2)
[0115]
采用糠醇(ffa)为探针测定光催化体系中1o2的稳态浓度，ffa的初始浓度为100μmol/l，于一定的时间间隔收集定量的反应液，使用agilent 1260高效液相色谱仪对ffa进行定量分析，紫外检测器波长为λ＝219nm，选择的流动相为水/乙腈(体积比为17:3)，流速为1ml/min。测定1o2稳态浓度的过程中，加入了ipa(1mmol/l)以猝灭催化剂光催化过程中可能产生的
·
oh。
[0116]
(3)羟基自由基(
·
oh)
[0117]
采用对氯苯甲酸(p-cba)为探针测定光催化体系中
·
oh的稳态浓度，p-cba的初始浓度为100μmol/l，于一定的时间间隔收集定量的反应液，使用agilent 1260高效液相色谱仪对p-cba进行定量分析，紫外检测器波长为λ＝240nm，选择的流动相为甲醇/磷酸(体积比为11:9)，流速为0.7ml/min。
[0118]
(4)过氧化氢(h2o2)
[0119]
光催化体系中h2o2的浓度通过碘量法测定。于一定的时间间隔收集定量的反应液，将1ml 0.1mol/l的邻苯二甲酸氢钾(khp)和1ml 0.4mol/l的碘化钾(ki)加入到反应液中，并于暗处静置30min。反应产物在350nm处有强吸光，使用hitachi u-2900紫外-可见分光光度计对其进行定量分析。
[0120]
实验结果：如图5所示。
[0121]
从图5可以看出，发现10％cu-g-c3n4复合材料除h2o2外，其余自由基产量均低于单体g-c3n4，且复合材料的h2o2产量几乎是单体g-c3n4的两倍，表明cu纳米颗粒位点大大增强
了h2o2的选择性生成。
[0122]
同等测试下，金纳米颗粒氮化碳过氧化氢产量结果如图6所示。
[0123]
实验4太阳光实验
[0124]
实验样品：实施例3、氮化碳、商用p25 tio2。
[0125]
实验过程：以革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌为目标污染物，验证光催化剂的抑菌活性。
[0126]
(1)菌液培养
[0127]
37℃条件下，将金黄色葡萄球菌细胞在营养肉汤培养基中培养16小时，肉汤中的金黄色葡萄球菌通过3000rpm离心10min收集。使用生理盐水(0.9％氯化钠溶液)洗涤掉肉汤溶液后，将金黄色葡萄球菌细胞重新悬浮于生理盐水中。通过紫外可见光分光光度计测量菌悬浮液的吸光度至0.170，使用生理盐水稀释13倍后获得初始金黄色葡萄球菌浓度为107cfu
·
ml-1
的菌悬浮液。
[0128]
(2)光催化灭菌
[0129]
菌悬浮液中均匀的加入6mg的实验样品。混合溶液在在太阳光下照射0、15、30、45min时，取出0.1ml的混合溶液，使用生理盐水均匀稀释200-2000000倍。最后，稀释后的菌悬液被均匀地涂抹在营养琼脂平板上。
[0130]
(3)计数结果
[0131]
涂抹菌悬浮液的营养琼脂平板在37℃的培养箱中孵育18小时后，营养琼脂表面出现肉眼可见的金黄色葡萄球菌细胞，以目测活细胞的方式进行计数，通过反乘稀释倍数得到各时间点的细菌浓度，通过log值体现在灭菌效果图中。
[0132]
实验结果：如图7所示。
[0133]
从图7可以看出，10％cu-g-c3n4复合材料在自然光下的光催化性能同样优于单体g-c3n4及商用p25 tio2，45min内，就可以完成7log10 cfu ml-1
浓度的金黄色葡萄球菌灭活。
[0134]
实验5其他菌种
[0135]
实验样品：实施例3、氮化碳。
[0136]
实验过程：以大肠杆菌k-12、大肠杆菌dh5α、粪肠球菌为目标污染物，验证光催化剂的抑菌活性。
[0137]
(1)菌液培养
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37℃条件下，将大肠杆菌k-12、大肠杆菌dh5α、粪肠球菌细胞分别在营养肉汤培养基中培养16小时，肉汤中的大肠杆菌k-12、大肠杆菌dh5α、粪肠球菌通过3000rpm离心10min收集。使用生理盐水(0.9％氯化钠溶液)洗涤掉肉汤溶液后，将大肠杆菌k-12、大肠杆菌dh5α、粪肠球菌细胞重新悬浮于生理盐水中。通过紫外可见光分光光度计测量菌悬浮液的吸光度至0.170，使用生理盐水分别稀释8倍、8倍、10倍，获得初始大肠杆菌k-12、大肠杆菌dh5α、粪肠球菌浓度为107cfu
·
ml-1
的菌悬浮液。
[0139]
(2)光催化灭菌
[0140]
在菌悬浮液中均匀的加入6mg的实验样品。混合溶液在在氙灯下照射0、15、30、45、60min时，取出0.1ml的混合溶液，使用生理盐水均匀稀释200-2000000倍。最后，稀释后的菌悬液被均匀地涂抹在营养琼脂平板上。
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(3)计数结果
[0142]
涂抹菌悬浮液的营养琼脂平板在37℃的培养箱中孵育18小时后，营养琼脂表面出现肉眼可见的金黄色葡萄球菌细胞，以目测活细胞的方式进行计数，通过反乘稀释倍数得到各时间点的细菌浓度，通过log值体现在灭菌效果图中。
[0143]
本消毒实验中使用的光源为配有紫外切割滤光片(λ《400nm)的300w氙灯(pls-sxe300)，反应系统的温度通过恒温控制器保持在25℃。
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实验结果：如图8、图9、图10所示。
[0145]
从图8、图9、图10可以看出，10％cu-g-c3n4复合材料对k12，dh5α，粪肠球菌，分别在120、150和60min范围内完全失活，灭菌所耗时间均少于单体g-c3n4。
[0146]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。