[发明专利]一种钒酸铋量子点/RGO/石墨相氮化碳三元复合光催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钒酸铋量子点/RGO/石墨相氮化碳三元复合光催化剂及其制备方法，该三元复合光催化剂是由BiVO₄量子点、还原氧化石墨烯RGO及石墨相氮化碳g‑C₃N₄复合而成。本发明的光催化剂能实现光生载流子的有效分离，从而提升光催化性能，实现有机物、细菌等污染物的高效降解。

技术领域

本发明涉及一种钒酸铋量子点/RGO/石墨相氮化碳三元复合光催化剂，属于材料技术领域。

背景技术

甲醛(HCHO)等挥发性有机物(VOCs)是严重危害人类健康的一类常见污染物。在日益增长的物质需求下，过去几十年间工业制造迅猛发展，有毒物质和工业废料的排放造成了严重的空气污染。与此同时，人民对住房的需求不断增加，如何解决室内VOCs污染问题也成为大众聚焦点。

为消除空气污染物，人们在植物吸收、多孔活性炭吸附等物理吸附、生物降解、电催化降解方法上付出了巨大努力。然而物理吸附法只是污染物的转移并未使其降解，生物降解法存在温度限制、效率较低等问题，电催化降解法价格昂贵且可能产生其他污染物。因此人们将视线转移到了降解效率高、普适性广的光催化氧化法。现有单一光催化材料往往光生载流子易复合，不同时具有合适的导带和价带位置，导致需要的氧化反应和还原反应不能同时发生。复合材料可以解决这一问题。石墨相氮化碳(g-C₃N₄)具有独特的电子结构且化学稳定性好，但是电子空穴易于复合，限制了光催化效率。钒酸铋(BiVO₄)禁带宽度小可见光响应范围大，为优良的光催化剂。还原氧化石墨烯(RGO)比表面积大、活性位点多、导电性好，是提高光电催化材料的理想载体。探索BiVO₄、RGO与g-C₃N₄的复合结构具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种BiVO₄量子点/RGO/g-C₃N₄三元复合光催化剂及其制备方法，该光催化材料能够解决光生电子-空穴易复合、可见光响应少的问题，材料同时具有强氧化性和强化原性且可见光响应范围大，提高材料的光催化性能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种钒酸铋量子点/RGO/石墨相氮化碳三元复合光催化剂，其特点在于：所述三元复合光催化剂是由BiVO₄量子点、还原氧化石墨烯RGO及石墨相氮化碳g-C₃N₄复合而成。

作为优选，所述RGO质量占BiVO₄量子点质量的10-30％；所述g-C₃N₄质量占BiVO₄量子点和RGO总质量的10％-50％。

本发明所述钒酸铋量子点/RGO/石墨相氮化碳三元复合光催化剂的制备方法为：以Bi(NO₃)₃·5H₂O为铋源、NH₄VO₃为钒源、油酸钠为表面活性剂、氧化石墨烯GO为基体，采用水热法合成BiVO₄量子点修饰二维片状RGO的BiVO₄量子点/RGO复合材料；以三聚氰胺为前驱体热处理制备块状g-C₃N₄，再经剥离得到层状纳米g-C₃N₄；以乙醇为溶剂，通过浸渍搅拌使BiVO₄量子点/RGO复合材料和层状纳米g-C₃N₄自组装复合，即获得目标产物BiVO₄量子点/RGO/g-C₃N₄三元复合光催化剂。具体包括如下步骤：

步骤1、BiVO₄量子点/RGO复合材料的制备