本發明屬于光催化劑制備，具體涉及s型bioi/g-c3n4異質結光催化劑的制備方法，還涉及s型bioi/g-c3n4異質結光催化劑及應用。

背景技術：

1、光催化性能主要取決于光催化劑，對于光催化劑而言，太陽能光能的高利用率和光生電子空穴（e--h+）的快速分離可以促進產生更多、更有效的光生電子空穴。此外，具有豐富活性位點的光催化劑可以促進光吸收和與污染物接觸，從而利于光催化降解反應。在眾多半導體光催化劑中，bioi因其窄帶隙寬度（1.6-1.9?ev）、高達104cm-1的高吸收系數和優異的化學穩定性而具有優異的可見光響應，是最有前景的光催化劑之一。然而，bioi仍然受到電子-空穴對（e--h+）快速復合的影響，嚴重限制了其光催化性能和實際應用。

2、構建異質結被認為是有效促進光生載流子轉移和分離的有效策略。特別是由氧化光催化劑和還原光催化劑組成的s型異質結不僅可以實現光生載流子的快速分離，而且還能保持各組分較強的氧化還原活性。基于其高氧化還原電位，bioi在異質結中起到氧化性光催化劑的作用，因此具有匹配帶隙的還原性光催化劑對于成功構建s-型異質結至關重要。同時，通過在另一種光催化劑上原位生長bioi來構建異質結可能是建立均勻緊密結合的復合光催化劑較好策略。因此，需要一種具有匹配帶隙并能作為載體的光催化劑。

3、g-c3n4具有合適的能帶、還原電位和優異的光催化性能，是與bioi構建s-型異質結的合適選擇。然而，通過直接熱聚合制備的g-c3n4為塊狀結構，不是合適的載體。通過化學處理得到大比表面積的g-c3n4，暴露更多的表面活性位點，利于bioi的負載生長，構建緊密接觸的bioi/g-c3n4s型異質結光催化劑。

技術實現思路

1、本發明的目的是提供s型bioi/g-c3n4異質結光催化劑的制備方法，顯著提升了光激發電子-空穴對的分離，提高了光催化降解性能。

2、本發明所采用的技術方案是，s型bioi/g-c3n4異質結光催化劑的制備方法，具體按照以下步驟實施：

3、步驟1、采用堿輔助熱聚合法制備三維多孔g-c3n4，記為cnx；

4、步驟2、在三維多孔g-c3n4表面原位生長bioi，得到s型bioi/g-c3n4異質結光催化劑；具體為：

5、在攪拌條件下，將bi(no3)3·5h2o水溶液中加入cnx中，緩慢加入ki水溶液，攪拌，然后轉移到反應器中，進行微波處理，得到2d/3d?bioi/cnx?s型異質結光催化劑，即為s型bioi/g-c3n4異質結光催化劑。

6、本發明的特點還在于，

7、步驟1中，具體為：

8、將三聚氰胺和koh溶于去離子水中，攪拌2-5h，然后將混合物置于烘箱中干燥，將干燥后的混合物在空氣氣氛下以2~5℃/min速率升溫至550℃熱聚合3~5h，得到堿蝕刻的三維多孔g-c3n4，記為cnx。

9、干燥溫度為70~90℃，干燥時間為8-12h。

10、三聚氰胺和koh的質量比為15：1。

11、步驟2中，攪拌時間為20-40min；微波處理溫度為100℃，微波處理時間為20~40min。

12、步驟2中，bi(no3)3·5h2o水溶液和ki水溶液的濃度均為0.9~1.2?mol/l；cnx、bi(no3)3·5h2o、ki的質量比為72-434：485.07：166。

13、本發明的另一目的是提給s型bioi/g-c3n4異質結光催化劑的制備方法制備得到的s型bioi/g-c3n4異質結光催化劑。

14、本發明第三目的是提供s型bioi/g-c3n4異質結光催化劑在降解污染物中的應用。

15、本發明的有益效果是：

16、1）本發明的方法，通過堿輔助熱聚合制備三維多孔g-c3n4，在其表面原位微波法生長二維片狀bioi，從而制備出s型bioi/g-c3n4異質結光催化劑，顯著加速了光激發電子-空穴對的分離，提升光催化降解性能，且對亞甲藍、四環素和甲基橙的降解率分別可達91.7%、91.9%和97.7%；

17、2）本發明制備的cnx呈三維多孔結構，便于作為載體在其表面原位生長bioi以及與污染物接觸；

18、3）g-c3n4是一種還原型光催化劑，堿輔助熱聚合引入的n缺陷會調整電子結構、降低cnx的帶隙，更適合與氧化型光催化劑bioi匹配構建s型異質結；且koh蝕刻得到的含有n缺陷的g-c3n4的zeta電位為負值，利于對bi離子的吸附和bioi的生長；

19、4）本發明采用微波輔助合成法bioi，具有反應速率快、反應均勻、產品質量高等優勢。

技術特征：

1.s型bioi/g-c3n4異質結光催化劑的制備方法，其特征在于，具體按照以下步驟實施：

2.如權利要求1所述的s型bioi/g-c3n4異質結光催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟1中，具體為：

3.如權利要求2所述的s型bioi/g-c3n4異質結光催化劑的制備方法，其特征在于，干燥溫度為70~90℃，干燥時間為8-12h。

4.如權利要求2所述的s型bioi/g-c3n4異質結光催化劑的制備方法，其特征在于，三聚氰胺和koh的質量比為15：1。

5.如權利要求1所述的s型bioi/g-c3n4異質結光催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟2中，攪拌時間為20-40min；微波處理溫度為100℃，微波處理時間為20~40min。

6.如權利要求1所述的s型bioi/g-c3n4異質結光催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟2中，bi(no3)3·5h2o水溶液和ki水溶液的濃度均為0.9~1.2?mol/l；cnx、bi(no3)3·5h2o、ki的質量比為72-434：485.07：166。

7.如權利要求1-6中任一項所述的s型bioi/g-c3n4異質結光催化劑的制備方法制備得到的s型bioi/g-c3n4?異質結光催化劑。

8.如權利要求1-6中任一項所述的s型bioi/g-c3n4?異質結光催化劑在降解污染物中的應用。

技術總結
本發明公開了S型BiOI/g?C<subgt;3</subgt;N<subgt;4</subgt;異質結光催化劑及制備方法，具體為：采用堿輔助熱聚合法制備三維多孔g?C<subgt;3</subgt;N<subgt;4</subgt;；在三維多孔g?C<subgt;3</subgt;N<subgt;4</subgt;表面原位生長BiOI，得到S型BiOI/g?C<subgt;3</subgt;N<subgt;4</subgt;異質結光催化劑；本發明還公開了S型BiOI/g?C<subgt;3</subgt;N<subgt;4</subgt;異質結光催化劑在降解污染物中的應用。本發明的方法，通過堿輔助熱聚合制備三維多孔g?C<subgt;3</subgt;N<subgt;4</subgt;，在其表面原位微波法生長二維片狀BiOI，從而制備出S型BiOI/g?C<subgt;3</subgt;N<subgt;4</subgt;異質結光催化劑，顯著加速了光激發電子?空穴對的分離，提升光催化降解性能，且對亞甲藍、四環素和甲基橙的降解率分別可達91.7%、91.9%和97.7%。

技術研發人員：靳彥嶺,張穎,王佳一,任鵬剛
受保護的技術使用者：西安理工大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28