[发明专利]一种异质结型核壳LaFeO3

说明书

本发明属于电化学功能材料制备及检测领域，提供了一种异质结型核壳LaFeO₃@g‑C₃N₄纳米复合材料及其制备方法和应用，制备步骤如下：步骤1、g‑C₃N₄的制备；步骤2、异质结型核壳LaFeO₃@g‑C₃N₄复合材料的一步法制备。本发明中，利用一步法制备了异质结型核壳LaFeO₃@g‑C₃N₄纳米复合材料，提高了可见光吸收和电荷分离效率，进而增强了光电流强度和稳定性。同时，设计了一个光电化学传感器成功实现对STR的灵敏检测。

技术领域

本发明属于电化学功能材料制备及检测领域，具体涉及一种异质结型核壳LaFeO₃@g-C₃N₄纳米复合材料的制备方法和在光电化学传感方面的应用。

背景技术

核壳结构材料有着独特的物理化学性质,其优异的光电转换效率和出色的光活性，拓展了应用范围,使这类材料在传感、催化和太阳能电池等领域有着广泛的发展。此外，核壳结构纳米材料不仅可以使界面面积最大化，而且能促进光生电荷载流子的分离，提高可见光吸收性能。其中，无机-有机核壳结构材料因其合成简单、光敏电子和空穴的快速分离效率而得到了大量的研究。

铁酸镧(LaFeO₃)是一种p型无机半导体，具有晶体结构稳定、光学性能独特、禁带窄等优良性能，被认为是最具光活性的材料之一。其独特的光响应和光化学活性使其在光学、电学和传感等领域得到了广泛的研究。然而，低光稳定性和高电荷复合限制了它的应用。

石墨氮化碳(g-C₃N₄)是一种n型半导体碳材料，因其化学稳定性高、光学性能好、导电性好、可见光吸收丰富、无毒而备受关注。然而，由于量子效率低、光生载流子的快速复合以及太阳吸收不足，g-C₃N₄的实际应用受到限制。为了有效地克服这些限制，人们采用了各种方法来提高g-C₃N₄的光活性，如金属或非金属掺杂，与其他半导体的耦合，以及p-n异质结的形成。特别地，由于在p-n异质结的界面处存在一个内部电场，已经证明p-n异质结的形成是一种更有效的提高光活性的方法。到目前为止,将p型LaFeO₃和n型g-C₃N₄相结合的复合纳米材料已被报道，但是所得到的复合材料往往为LaFeO₃负载在g-C₃N₄纳米片上，其可见光区吸收也受到限制。然而，有报道证明核壳材料间的界面相互作用能够拓展可见光区的吸收，产生了更多的光生电子和空穴，提高光活性。因此，合成一个异质结型核壳结构材料是很有意义的,这类材料可以结合异质结和核壳结构的优点，拓展可见光吸收，提高电荷分离效率，增强光电活性。

发明内容

本发明中，利用一步法制备了异质结型核壳LaFeO₃@g-C₃N₄纳米复合材料。其中，p-n 异质结和核-壳结构的协同效应，增强了界面相互作用，拓宽了可见光区的吸收范围，有效地分离了电荷载流子，从而提高了光电化学性能。同时，基于其优异的光电化学性能，设计了一个光电化学传感器用于简单、快速、灵敏地检测链霉素(STR)。因此，所制备的传感器可被用于检测牛奶中的STR含量。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一步法制备异质结型核壳LaFeO₃@g-C₃N₄纳米复合材料，包括如下步骤：

步骤1、g-C₃N₄的制备