[发明专利]一种铋/氮化碳光电材料的制备方法及用途

说明书

本发明属于光电化学分析技术和环境检测技术领域，提供了一种铋/氮化碳光电材料的制备方法及用途，制备步骤如下：称取五水·硝酸铋在机械搅拌下溶解到乙二醇中，加入硝酸，得到混合液A；将聚乙烯吡咯烷酮加入到混合液A中，搅拌均匀，得到混合液B；向混合液B中加入石墨相氮化碳，超声分散，搅拌均匀，得到混合液C；将混合液C转移到聚四氟乙烯内衬的反应釜中，进行恒温热反应，反应完毕后自然冷却至室温；将固体产物分离收集，干燥，得到铋/氮化碳光电材料。本发明所使用的电极材料是在可见光区响应的铋/氮化碳光电材料，探索了其优越的光电性能，拓宽了氮化碳基材料在光电领域的应用，也为光电检测找到了一种新型材料。

技术领域

本发明属于光电化学分析技术和环境检测技术领域，涉及金属铋掺杂氮化碳材料的制备方法，以及用于光电化学适配体检测双酚A(BPA)。

背景技术

BPA是一种酚类化合物，用于塑料工业生产聚碳酸酯和环氧树脂，并且在生产日常生活用品方面具有广泛应用。BPA被称为外源性内分泌干扰物，可干扰水生动物生长发育和生殖过程中的荷尔蒙活动。在此过程中，雌激素诱发的风险使得BPA引起全球的广泛关注。目前，通过分解策略从环境水源中去除有毒BPA的方法已经被报道。然而，仍有来自于工业用途的BPA会不可避免地大量流出，严重污染环境。因此，研制一种可靠、方便的BPA检测技术已成为公共卫生和环境安全的重要内容。目前，报道了检测BPA的方法有如液相色谱-质谱法，气相色谱-质谱法，液相色谱-库仑法检测，液相色谱法-荧光检测，液相色谱-紫外检测，荧光法，酶联免疫吸附分析法和电化学传感器。然而，这些方法都会存在如下一种或多种缺点，如操作繁琐、设备昂贵、稳定性差、灵敏度不高、选择性一般对样品的预处理步骤复杂、耗时等。因此，寻求方便、简洁、快速、灵敏以及高特异性的BPA检测方法引起科研工作者的关注。

光电化学生物传感器是将光电化学反应过程与生物分子识别过程相结合而发展起来的一种传感技术。光电化学生物传感器的工作原理是以固定化的生物敏感元件(比如DNA、酶、抗体等)为生物识别探针，在生物识别探针与光电活性材料有效连接以后，发生的生物识别反应会产生检测系统光电流或光电压的信号变化，以传感电极作为传导元件，从而实现对目标分析物的检测。生物识别探针和光电活性材料是构建光电化学传感器的基本要素。对于生物识别探针，不同的传感体系以及检测目标物对应着不同的识别探针，故对各种识别探针的性质和应用范围的认识是必要的；对于光电活性材料，只有扩大光电活性材料的吸收光范围，光电活性材料才能够更加有效地吸收利用太阳光，提高光的利用率，提高光电转换效率，才能放大光电流，提高灵敏度。

近年来，一种新型的不含金属离子、地球上元素含量丰富、价格便宜且不含有毒成分的二维材料，石墨相氮化碳(CN)引起了众多科研工作者的关注，并被广泛用于光催化研究。CN具有较窄的禁带宽度(2.7eV)，制备路线简单、易大规模生产并具有良好的化学稳定性、热稳定性，在可见光下具有好的光电性能和高催化活性。但是，CN光生电子-空穴易重结合，其在光电检测应用往往受到限制。为了解决这个问题，科研工作者对CN进行改性，如将其进行剥离得到更薄的材料，使其暴露更多活性位点；或者将其与一些带隙匹配的半导体进行复合，有利于光生电子-空穴对的有效分离，使复合材料拥有更加优越的光电性能；还有金属掺杂，有利于电荷的快速传递，从而改善CN的光电性能，并且这类方法在光电化学领域很常见。但是在分析成本以及灵敏度方面还有待提高。

发明内容

针对现有分析技术的高成本以及合成步骤繁琐、分析耗时等局限，本发明提供了一种更为低廉且简便易得的金属铋掺杂氮化碳光电材料的制备方法，利用电化学工作站来探讨制备得到的材料的光电性能，并用于检测BPA。本发明目的旨在简化实验步骤，降低成本。

本发明的设计方案如下：

一种铋/氮化碳光电生物检测器的制备方法，步骤如下：