本發明屬于吸波材料制備，具體涉及一種高活性{001}和{110}晶面共暴露的2d/2d?znin2s4/bi4nbo8cl異質結構吸波材料的制備方法和在土霉素降解中的應用。

背景技術：

1、抗生素廣泛使用引發了與環境毒性以及微生物耐藥性密切相關的一系列潛在問題。鹽酸土霉素(otc)作為主要的抗生素之一，廣泛存在于天然水、土壤等介質中。特別值得關注的是，環境中殘留的otc可能通過食物鏈積累影響人體健康，導致關節疾病、內分泌紊亂、腎臟疾病和癌癥，從而對人體造成不可避免的損害。因此，開發性能優異的廢水處理技術，去除環境中殘留的抗生素具有重要意義。

2、微波(mw)誘導催化技術具有加熱迅速均勻、消除溫度梯度等優點，為提高處理效率、降低能耗、縮短反應時間提供了可行的解決方案。這與節能和高性能水處理的目標一致。與傳統的廢水處理方法相比，mw誘導催化技術規避了污泥膨脹、殘余污泥處理和二次污染等挑戰。然而，有效設計mw催化劑是提高mw誘導催化效率的關鍵。bi4nbo8cl是一種新型的層狀鉍基鹵氧化鈮酸鹽，由于其高度的結構對稱性，獨特的層狀結構，交替的[bi2o2]2+層和cl-層有利于載流子分離及物質的層間遷移，具有良好mw吸收性能。由于bi4nbo8cl不同晶面的各向異性，可通過調控晶面暴露程度來調控其電荷分離及聚集性能，其{001}和{110}高活性晶面的共暴露可形成良好匹配的晶面結，實現光生電子和空穴的高效空間分離。為了進一步提高載流子分離效率、延長載流子壽命，構建異質結也是非常有效的途徑。znin2s4作為三元金屬硫化物半導體，因其獨特的可調諧帶隙(2.06-2.85ev)和優異的熱動力學穩定性被廣泛認可。此外，znin2s4具有更負的導帶值，這使其更具還原性。因此，由這兩種半導體構建的異質結復合材料將具有很高的催化潛力。本文通過熔融鹽與油浴法，成功制備了一種高活性{001}與{110}晶面共暴露的znin2s4/bi4nbo8cl異質結吸波材料，并在mw協同催化降解otc過程中展現了優異的催化活性。

技術實現思路

1、為實現上述目的，本發明提供了一種高活性{001}和{110}晶面共暴露的2d/2dznin2s4/bi4nbo8cl異質結構吸波材料的制備方法和在土霉素降解中的應用。

2、本發明采用的技術方案為：

3、一種基于溶劑調控生長的2d/2d異質結構吸波材料的制備方法，包括以下步驟：

4、1)2d板狀bi4nbo8cl的制備：將biocl、bi2o3、nb2o5、licl和kcl混合，并在瑪瑙研缽中研磨，將研磨好的混合粉末置于帶蓋的氧化鋁坩堝中，在750℃下煅燒6小時，將得到的粉末自然冷卻，用去離子水反復沖洗以去除殘留的licl和kcl，并在80℃的烘箱中干燥過夜，得到主要暴露{001}和{110}高活性晶面的bi4nbo8cl吸波材料，記為bnoc；

5、2)znin2s4/bi4nbo8cl吸波材料的制備：取zncl2、incl3·4h2o、硫代乙酰胺溶解于溶劑中，再加入步驟1)制備的bnoc，超聲分散均勻后，在80℃油浴中攪拌加熱2h，將沉淀物洗滌干燥后得到znin2s4/bi4nbo8cl吸波材料，記為zis/bnoc。

6、進一步的，上述的制備方法，步驟1)中，所述biocl的用量為0.2604g，bi2o3的用量為0.6989g，nb2o5的用量為0.1329g，licl的用量為0.4239g，kcl的用量為0.7455g。

7、進一步的，上述的制備方法，步驟2)中，所述溶劑為乙醇、水或體積比為1:1的乙醇和水的混合溶液。

8、優選的，步驟2)中，所述溶劑為乙醇。

9、進一步的，上述的制備方法，步驟2)中，所述znin2s4在znin2s4/bi4nbo8cl中的質量占比為7％～20％。

10、優選的，步驟2)中，所述znin2s4在znin2s4/bi4nbo8cl中的質量占比為10％。

11、上述任意一項所述的制備方法制成的一種基于溶劑調控生長的2d/2d異質結構吸波材料在土霉素降解中的應用。

12、進一步的，上述的應用，方法如下：取50ml?10mg?l-1otc溶液置于三頸燒瓶中，調節溶液ph值至4.7，加入znin2s4/bi4nbo8cl吸波材料，在700w的微波功率下催化降解otc。

13、更進一步的，上述的應用，所述znin2s4/bi4nbo8cl吸波材料的加入量為15mg。

14、更進一步的，上述的應用，所述催化降解otc的時間為5min。

15、本發明的有益效果為：

16、1、本發明是在常壓80℃條件下通過變換溶劑組成將2d?znin2s4納米片負載在高活性{001}和{110}共暴露晶面的2d板狀bi4nbo8cl上，搭建了具有不同形貌的2d/2d?znin2s4/bi4nbo8cl異質結構，可在微波輔助下，高效降解環境污染物otc。

17、2、本發明制備的zis/bnoc-y異質結相比于其單體對otc展現了增強的催化活性；并且，制備的zis/bnoc-y比zis/bnoc-h和zis/bnoc-s具有更高的催化活性。本發明提供了材料設計的調控思路，有助于推動微波催化技術在環境凈化領域的應用。

技術特征：

1.一種基于溶劑調控生長的2d/2d異質結構吸波材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟1)中，所述biocl的用量為0.2604g，bi2o3的用量為0.6989g，nb2o5的用量為0.1329g，licl的用量為0.4239g，kcl的用量為0.7455g。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟2)中，所述溶劑為乙醇、水或體積比為1:1的乙醇和水的混合溶液。

4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟2)中，所述溶劑為乙醇。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟2)中，所述znin2s4在znin2s4/bi4nbo8cl中的質量占比為7％～20％。

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟2)中，所述znin2s4在znin2s4/bi4nbo8cl中的質量占比為10％。

7.權利要求1-6中任意一項所述的制備方法制成的一種基于溶劑調控生長的2d/2d異質結構吸波材料在土霉素降解中的應用。

8.根據權利要求7所述的應用，其特征在于，方法如下：取50ml?10mg?l-1otc溶液置于三頸燒瓶中，調節溶液ph值至4.7，加入znin2s4/bi4nbo8cl吸波材料，在700w的微波功率下催化降解otc。

9.根據權利要求8所述的應用，其特征在于，所述znin2s4/bi4nbo8cl吸波材料的加入量為15mg。

10.根據權利要求8所述的應用，其特征在于，所述催化降解otc的時間為5min。

技術總結
本發明涉及一種基于溶劑調控生長的2D/2D異質結構吸波材料的制備方法和應用，屬于吸波材料制備技術領域。本發明通過晶面工程技術構建主要暴露{001}和{110}高活性晶面的2D板狀Bi<subgt;4</subgt;NbO<subgt;8</subgt;Cl，進一步在Bi<subgt;4</subgt;NbO<subgt;8</subgt;Cl表面原位生長2D?ZnIn<subgt;2</subgt;S<subgt;4</subgt;納米片，得到ZnIn<subgt;2</subgt;S<subgt;4</subgt;/Bi<subgt;4</subgt;NbO<subgt;8</subgt;Cl復合吸波材料。在MW驅動下，該材料對OTC表現出超高的催化降解活性，在抗生素污染的環境水體凈化方面具有潛在的應用前景。

技術研發人員：劉雪巖,張曉杰,劉子瑩,鄒喬羽,張蕾
受保護的技術使用者：遼寧大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28