[发明专利]一种氮化碳/石墨烯/(040)晶面钒酸铋异质结及其制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种氮化碳/石墨烯/(040)晶面钒酸铋异质结及其制备方法和应用，先通过水热法合成(040)晶面BiVO₄粉体，并通过煅烧法获得g‑C₃N₄粉体，再通过水热法将(040)晶面BiVO₄粉体与GO复合得到RGO/(040)晶面BiVO₄粉体，最后通过超声法将g‑C₃N₄粉体和RGO/(040)晶面BiVO₄粉体的复合得到g‑C₃N₄/RGO/(040)晶面BiVO₄异质结。复合后g‑C₃N₄、RGO与(040)晶面BiVO₄三相共存并保持各自的生长趋势，g‑C₃N₄、RGO和(040)晶面BiVO₄之间形成了异质结且相互间能级匹配，有利于光生电子和空穴的分离，使(040)晶面BiVO₄光响应范围变大，光生载流子的分离率提高，从而提高(040)晶面BiVO₄的光催化性能。

主权项

1.一种氮化碳/石墨烯/(040)晶面钒酸铋异质结的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将Bi(NO₃)₃·5H₂O溶于稀HNO₃中，搅拌至澄清，然后加入NH₄VO₃，搅拌50～80min，形成前驱液A；其中Bi(NO₃)₃·5H₂O与NH₄VO₃的摩尔比为1:1；步骤2，将前驱液A在70～90℃下水热反应13～16h，制得(040)晶面BiVO₄沉淀，将该沉淀洗涤、干燥，得到(040)晶面BiVO₄粉体；步骤3，将氧化石墨烯溶于体积分数为40～60％的乙醇水溶液中，超声分散并搅拌均匀，然后加入稀硝酸，超声分散并搅拌均匀，再加入NaOH溶液，超声分散并搅拌均匀，得到GO溶液；其中氧化石墨烯与加入的稀硝酸中HNO₃以及NaOH溶液中NaOH的摩尔比为(0.35～0.7):1:1；步骤4，将制备好的(040)晶面BiVO₄粉体加入GO溶液中，搅拌30～60min形成前驱液B，将前驱液B在150～180℃下水热反应80～120min，得到RGO/(040)晶面BiVO₄沉淀，将该沉淀洗涤、干燥，得到RGO/(040)晶面BiVO₄粉体；其中加入的(040)晶面BiVO₄粉体与GO溶液中GO的质量比为(3～5):1；步骤5，将CO(NH₂)₂从室温升到530～580℃，煅烧2～4h，制得g‑C₃N₄粉体；步骤6，在搅拌条件下，将制得的g‑C₃N₄粉体溶于去离子水中，搅拌、超声至混合均匀，得到g‑C₃N₄溶液；步骤7，在搅拌条件下，将制备好的RGO/(040)晶面BiVO₄粉体加入g‑C₃N₄溶液中，搅拌30～60min，得到前驱液C，其中加入的RGO/(040)晶面BiVO₄粉体与g‑C₃N₄溶液中g‑C₃N₄的质量比为(2～8):(8～2)；步骤8，将前驱液C在室温下进行超声反应，将反应生成的沉淀洗涤、干燥后即得到氮化碳/石墨烯/(040)晶面钒酸铋异质结。