[发明专利]一种具有上转换特性的石墨相氮化碳/高碘氧铋异质结的制备方法和产品及应用

说明书

本发明公开了一种具有上转换特性的石墨相氮化碳/高碘氧铋异质结的制备方法和产品及应用，包括，将Bi(NO₃)₃·5H₂O、Re(NO₃)₃、g‑C₃N₄和KI分别分散在乙二醇中，超声处理后，分别记为A溶液、B溶液、C溶液和D溶液；将B溶液加入A溶液中，搅拌，再加入C溶液，搅拌，最后加入D溶液，搅拌均匀，得混合溶液；将得到的混合溶液150℃～160℃反应10～12h，得到的产物干燥，得到前驱体g‑C₃N₄/Re³⁺‑BiOI；将前驱体g‑C₃N₄/Re³⁺‑BiOI在450～480℃煅烧处理2～3h，得到的产物g‑C₃N₄/Re³⁺‑Bi₅O₇I。本发明通过溶剂热法和煅烧法两步制备具有上转换特性的石墨相氮化碳/高碘氧铋异质结，具有优异的电子空穴分离能力和较大的光谱响应范围，应用范围广。

技术领域

本发明属于光催化材料领域，具体涉及到一种具有上转换特性的石墨相氮化碳/高碘氧铋异质结的制备方法和产品及应用。

背景技术

近年来，环境污染和潜在的能源短缺问题给人类带来了严重的问题。光催化技术在环境修复以及新能源开发方面显示出巨大的潜力。然而目前的光催化剂活性较低，主要表现在太阳光的利用率较低和光生载流子的复合效率较高。所以十分有必要开发一种光响应范围大以及光生载流子复合效率较低的光催化剂。

石墨型C3N4(g-C3N4)由于其光化学性质稳定、氧化电势合适、制备方法简单等特点受到了光催化研宄者的广泛关注。但是，单一的g-C3N4由于其具有较高的电子空穴复合率和较低的可见光利用率，以至于其光催化活性并不理想。为克服这些缺点，增强催化剂的可见光响应和降低光生电子－空穴对的复合率，许多实验证实，利用g-C3N4与合适的半导体进行耦合，可以有效地提高复合后催化剂的量子效率，解决样品的电子空穴的分离率低这一问题。

由于铋原子独特的外层电子结构(6s2)，组成的化合物带隙比较窄，具有良好的可见光吸收能力，具有优异的可见光光催化性能，因此铋系半导体光催化剂引起了研究者们广泛的关注。其中，卤氧化铋(BiOX，X＝I，Br，Cl)是一种具有四角形层状结构的半导体光催化剂，由于内部通过范德华力排列的双卤素原子层和(Bi2O2)2+层状结构，具备光催化氧化特性。Bi5O7I具有合适的能带结构，更负的导带位置，有助于光生载流子对的分离。

稀土元素具有上转换特性，会使低能量的入射光辐射(红外线)进入更高能量的辐射(紫外光和可见光)来提高吸收和利用光。上转换发光的基本过程是同一个离子从基态通过连续多光子吸收到达能量较高的激发态的过程。上转换发光材料受到低能量的光激发，发射出高能量的光，即经波长长、频率低的光激发，材料发射出波长短、频率高的光。异质结可以使得光生载流子的复合效率变低。最近，构建异质结和掺杂稀土元素受到了广泛的关注，认为其是非常有效的改性策略。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种具有上转换特性的石墨相氮化碳/高碘氧铋异质结的制备方法。