[发明专利]低温溶液相技术制备花型碳量子点/氮化碳量子点/超氧碳酸铋三元复合光催化剂

说明书

本发明涉及一种低温溶液相技术制备花型碳量子点/氮化碳量子点/超氧碳酸铋三元复合光催化剂。制备方法：步骤1、通过简单的水热法，以柠檬酸和硝酸铋为反应物制备花型Bi₂O₂CO₃纳米材料；步骤2、采用水热法制备g‑C₃N₄/CDots；步骤3、采用低温溶液相自组装技术制备Bi₂O₂CO₃/g‑C₃N₄/CDots可见光催化材料。通过构筑三元异质结构有效提高光生载流子迁移速率，增强光催化活性。

技术领域

本发明属于纳米材料制备的技术领域，特别涉及了一种低温溶液相技术制备花型碳量子点/氮化碳量子点/超氧碳酸铋三元复合光催化剂。

背景技术

环境污染是当今人类面临的主要问题之一，半导体光催化技术由于其反应彻底、反应条件温和、无二次污染等优点在环境净化上表现出巨大的应用前景。研究最为广泛的TiO₂光催化剂，由于其带隙较大，导致光催化效率较低，使得其在太阳能的应用上受到了很大的限制。因此，人们在对TiO₂进行改性的同时也在不断开发新型光催化材料。近年来，开发新型高效的光催化材料已经成为了一个重要的研究方向。研究发现，很多铋系化合物都具有优异的光催化活性，如Bi₂O₂CO₃，Bi₂WO₆，Bi₄Ti₃O₁₂，BiVO₄等。

其中Bi₂O₂CO₃具有良好的光催化性能，受到了广泛的研究与关注。由于Bi₂O₂CO₃花型纳米微球特殊的层状结构，大限度的提高了催化剂的比表面积。但其带隙宽，太阳光的利用率较低，研究人员对其进行改性研究，通过与其他半导体复合形成异质结来提高其光催化活性。

发明内容

本发明的目的是要提供一种低温溶液相技术制备花型碳量子点/氮化碳量子点/超氧碳酸铋三元复合光催化剂。本发明的制备过程简单易控、操作方便、成本低、产物的可见光催化活性高，在复合纳米材料的制备和应用领域有着广阔的发展前景。

本发明的技术方案是：

低温溶液相技术制备花型碳量子点/氮化碳量子点/超氧碳酸铋三元复合光催化剂的制备方法如下：

步骤1、通过简单的水热法，以柠檬酸和硝酸铋为反应物制备花型Bi₂O₂CO₃纳米材料；

步骤2、采用水热法制备g-C₃N₄/CDots；

步骤3、采用低温溶液相自组装技术制备花型Bi₂O₂CO₃/g-C₃N₄/CDots三元复合光催化材料。

低温溶液相技术制备花型碳量子点/氮化碳量子点/超氧碳酸铋三元复合光催化剂具体制备步骤如下：

步骤1、花型Bi₂O₂CO₃的制备：采用水热合成法，柠檬酸钠和硝酸铋溶于去离子水中，磁力搅拌下加入尿素，继续搅拌30min后，将混合物装入内衬聚四氟乙烯不锈钢反应釜中，充填度为70％，180℃加热并保持24h后自然冷却到室温，用去离子水和乙醇分别洗涤沉淀物3次后，在60℃条件下将产物进行干燥；