[发明专利]一种铜纳米粒子/二硫化钼复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种铜纳米粒子/二硫化钼复合材料及其制备方法和应用，属于纳米材料技术领域。本发明利用二硫化钼作为载体，通过光照法实现铜纳米粒子在寡层二硫化钼表面的原位生长，并对其尺寸进行精细调控，制备得到的铜纳米粒子/二硫化钼复合材料。本发明方法简单、高效，所得铜纳米粒子/二硫化钼复合材料的粒径较小且分布均一，并对金黄色葡萄球菌(革兰氏阳性菌)和大肠杆菌(革兰氏阴性菌)都表现出显著的抑菌活性，能够更好的应用在抗菌领域，具有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种铜纳米粒子/二硫化钼复合材料及其制备方法和应用，属于纳米材料技术领域。

背景技术

细菌感染是对人类健康的严重威胁。尽管抗生素的发现已使其受到一定程度的控制，但在过去的几十年中滥用抗生素使得抗菌药物日益萎缩。因此，迫切需要开发高效的新型抗菌剂。

超薄二维纳米材料不仅广泛用于催化、光子学、电子学、能量存储、传感和诊断等各个领域，而且在生物医学领域的发展也备受关注。学者们已经发现某些二维材料(例如石墨烯等)对细菌和真菌具有细胞毒性，为微生物感染问题提供了新的解决思路。二维材料不仅具有超大的比表面积，可作为抗菌药物的合适载体，还能与微生物发生物理或化学相互作用，从而有效避免了耐药性的产生。此外，某些二维材料具有出色的光热/光催化性能，大大提高了杀菌效率。

作为一种典型的二维纳米材料，二硫化钼在光电器件、催化、能源生产和能量储存等应用方面具有巨大潜力。近年来，二硫化钼独特的物理化学性质使其成为了不可多得的抗菌材料。二硫化钼具有超薄的带隙(1.2～1.8eV)，能在可见光波长范围内激发产生电子和空穴，并与环境中的氧气和水形成活性氧(ROS)。钼是细胞中各种酶的必需微量元素，而硫是常见的生物元素，因此二硫化钼对于人类是相对安全的。此外，少层的二硫化钼具有丰富的活性位点，可以通过物理吸附或化学键合与其它抗菌材料结合，从而实现协同抗菌。

贵金属纳米颗粒被广泛用于抗菌，因为它们可以释放金属离子(例如Ag⁺)，破坏细菌细胞膜。然而，此类金属纳米粒子的成本通常很高，过度使用金属也可能诱发皮肤疾病甚至死亡。同上述金属相比，铜相对便宜，并且已被证明能够有效抗菌。研究还表明，铜对人类的毒性较小，这使得铜成为一种安全、经济且有前景的抗菌剂。然而，裸露的铜纳米粒子由于尺寸较小而趋于聚集，这将大大降低其抗菌效率。因此，如何通过简单有效的方法将铜纳米粒子负载到二硫化钼表面，形成铜纳米粒子/二硫化钼复合材料依然是一个挑战，也是进一步实现两者协同抗菌的关键问题之一。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种铜纳米粒子/二硫化钼复合材料及其制备方法和应用，本发明利用光照还原法使铜纳米粒子均匀生长在寡层二硫化钼纳米片上，制得的的复合材料能够应用于抗菌领域，二者协同作用提高了复合材料对细菌的杀灭能力。

本发明首先提供了一种制备铜纳米粒子/二硫化钼复合材料的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将二硫化钼粉末分散在水中得到二硫化钼分散液，再加入有机溶剂，超声处理得分散液；

(2)取二价铜盐水溶液加入到步骤(1)得到的分散液中，再次超声得到分散液；

(3)将步骤(2)得到分散液用紫外光照射一定时间后，过滤得到产物，洗涤，干燥，制得铜纳米粒子/二硫化钼复合材料。

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中所选用的二硫化钼粉末为已被剥离成寡层的二硫化钼纳米片，优选为2～3层。

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中所述有机溶剂为甲醇，作为空穴捕获掺杂剂。

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中有机溶剂与分散液总体积之比为1：2-1：6。

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中得到的二硫化钼分散液的质量浓度为0.5-2mg/mL。