[发明专利]氧化石墨烯/氮化碳/碘氧化铋复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明属于纳米复合材料制备和应用领域，涉及一种氧化石墨烯/氮化碳/碘氧化铋（GO/g‑C₃N₄/BiOI）复合材料及其制备方法与应用；本发明通过将氮化碳、氧化石墨烯与碘氧化铋原位复合，氧化石墨烯、氮化碳和碘氧化铋三者之间形成异质结结构，有效降低复合材料光生电子‑空穴对的复合几率；该制备方法简单易行，产物成本低，易于工业化生产，具有很高的应用前景和实用价值；该复合材料具有良好的可见光灭活大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌的性能，可用于光催化灭活微生物领域。

技术领域

本发明属于纳米复合材料制备和应用领域，具体涉及一种氧化石墨烯/氮化碳/碘氧化铋（GO/g-C₃N₄/BiOI）复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

近年来，细菌、病毒等对人类的健康构成了巨大威胁，常见的灭菌方法包括射线灭菌、干热灭菌、湿热灭菌、过滤除菌和化学试剂灭菌，其中射线灭菌、干热灭菌、湿热灭菌、过滤除菌都需使用特定的仪器设备，条件较苛刻；化学试剂灭菌较常使用甲醛、环氧乙烷、过氧乙酸、银离子等试剂，不过这些试剂对人体和环境都有一定的毒副作用。光催化技术依据半导体材料在光激发下能产生活性氧，被认为是一种低成本、环境友好的高级氧化技术和高效灭活各种微生物的绿色途径。其中，碘氧化铋因其禁带宽度适中，光生空穴氧化能力强而成为一种新型的可见光响应型光催化剂。但由于光生电子-空穴对复合率较高，碘氧化铋单体的应用受到了一定限制。

通过与半导体材料氮化碳复合是提高碘氧化铋光催化活性的有效途径，但是现有技术中报道的氮化碳-碘氧化铋复合材料的抗菌效果仍较低，限制了氮化碳-碘氧化铋复合材料在光催化灭活微生物领域应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种氧化石墨烯/氮化碳/碘氧化铋复合材料及其制备方法与应用。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一方面，本发明提供一种氧化石墨烯/氮化碳/碘氧化铋复合材料，所述氧化石墨烯/氮化碳/碘氧化铋材料由氧化石墨烯、氮化碳和碘氧化铋原位复合形成异质结结构；所述复合材料中氧化石墨烯、氮化碳与碘氧化铋所占的质量百分数为0.05~1%、5~30%、69~94%。

另一方面，本发明提供一种氧化石墨烯/氮化碳/碘氧化铋复合材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）将尿素置于马弗炉中煅烧，产物自然冷却后，研磨得氮化碳；所述煅烧温度为520~550℃，煅烧时间为3~5h；

（2）将碘化钾溶于蒸馏水中，向碘化钾溶液中加入氧化石墨烯溶液和步骤（1）中制备的氮化碳，超声分散，得混悬溶液；

（3）将五水硝酸铋溶于乙二醇中，向五水硝酸铋乙二醇溶液中逐滴滴入步骤（2）中制得的混悬溶液，常温搅拌反应一定时间，水洗，烘干干燥，研磨即得所述氧化石墨烯/氮化碳/碘氧化铋（GO/g-C₃N₄/BiOI）复合材料。

在上述制备方法中，所述的步骤（2）中碘化钾溶液的浓度为8~11mg/mL，氧化石墨烯溶液的浓度为1mg/mL。

在上述制备方法中，所述的步骤（3）中五水硝酸铋乙二醇溶液的浓度为25~50mg/mL，搅拌反应时间为30~90min，烘干温度为60~90℃。

再一方面，本发明提供所述的氧化石墨烯/氮化碳/碘氧化铋复合材料在作为光催化材料灭活革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌及其它微生物的应用；可快速有效灭活大肠杆菌、金黄色葡萄球菌或白色念珠菌中的一种或多种。

本发明与现有技术相比较，具有的有益效果如下：