[发明专利]一种g-C

说明书

本发明公开了一种制备g‑C₃N₄/Bi₅O₇I复合微球材料的方法，其步骤为：以乙二醇作为溶剂，Bi(NO₃)₃·5H₂O作为Bi源，KI为I源，和氮化碳一起搅拌均匀高温水热反应一段时间后，冷却至室温，产物经洗涤干燥后再高温煅烧制备而成。本发明制备方法简单，所制备得到的复合材料是由氮化碳纳米片均匀地分散在Bi₅O₇I微球的表面构成，显示出良好的均一性，微球具有更大的比表面积和良好的可见光响应，两者间良好界面的形成有利于电荷载体的运输，使光催化性能得到提高，可应用于环境污染防治、水处理与医疗器械防菌等领域。

技术领域

本发明属于半导体复合材料技术领域，具体涉及一种g-C₃N₄/Bi₅O₇I 复合微球材料及其制备方法。

背景技术

Bi₅O₇I因其独特的物理化学性质而得到人们的广泛关注。研究表明Bi₅O₇I具有独特的层状结构，为无机原子或原子团与原子轨道空间发生极化提供了充足的空间，才促进光生电子-空穴对的有效分离，从而使其成为一种具有高效光催化的新型半导体光催化剂材料。到目前为止，科研人员已经采用不同的方法来制备具有不同形貌的Bi₅O₇I，包括纳米片，纳米棒以及由纳米片组成的具有等级结构的三维花状微球。其中，具有等级结构的三维花状微球以其独特的形貌备受关注，它具有较高的比表面积，更高的热稳定性及较强的可见光吸收能力等优点，这使得Bi₅O₇I有了更为广阔的应用空间。作为一种n型半导体，Bi₅O₇I具有一定的光催化性能，其价带（VB）位置较高，因此Bi₅O₇I带隙所激发产生的光生空穴能够氧化很多有机污染物。然而，尽管Bi₅O₇I具有优异的可见光光催化活性和光化学稳定性，但到目前为止，控制其合成，评价其光催化活性以及探索其光催化机理和环境应用的研究非常有限。为了进一步改善Bi₅O₇I的物理及化学性质，进一步提高其光催化活性，提高形貌调控，元素掺杂以及与不同的半导体材料复合，成为近几年的研究热点。

石墨相氮化碳（g-C₃N₄）是一种聚合物半导体材料，其π共轭结构的自身缺陷使g-C₃N₄存在许多不足之处，如载流子分离效率低，有机骨架不良造成光吸收和利用不足以及较低的比表面积等，这些缺陷极大影响了g-C₃N₄的光催化活性。为了解决g-C₃N₄的光生载流子分离效率偏低的短板，将g-C₃N₄与其他半导体材料等进行复合形成复合异质结光催化剂是一种有效的改性途径。

2012年， Cao J 等（Mater.Lett. 2012 , 76 (6) :181-183）通过沉淀转化法在70°C使用BiOI作为前体成功合成新型棒状。虽然制备方法简单，但得到的棒状Bi₅O₇I的光催化活性远不如微球状的Bi₅O₇I。2015年，Liu C等（J. Phys. Chem. C2015 , 119 (30) :17156-17165）采用三聚氰胺和BiOI作为共反应物，开发了第一个原位共结晶路线，用于制备异质结光催化剂g-C₃N₄ / Bi₅O₇I，并用其降解了罗丹明B和苯酚。但该方法的复合材料由于其微观结构，使得其比表面积较小，对罗丹明B和苯酚的降解效果不够优异。

发明内容