[发明专利]铁酸铋/石墨相氮化碳复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种铁酸铋/石墨相氮化碳复合材料的制备方法，包括以下步骤：S1.以铁和铋的硝酸盐为前驱体，将其溶解于乙二醇甲醚中，搅拌混匀后干燥，再进行煅烧，得到铁酸铋；S2.将所述铁酸铋与石墨相氮化碳混匀后研磨，在200～400℃下煅烧2～4h，得到具有Ⅱ型异质结结构的铁酸铋/石墨相氮化碳复合材料。本发明还公开了由所述方法制备的铁酸铋/石墨相氮化碳复合材料及其应用。本发明的铁酸铋/石墨相氮化碳复合材料，具有良好的光催化抑菌效果，可用于进一步治疗伤口感染，实现伤口愈合。

技术领域

本发明涉及功能材料技术领域，具体涉及一种铁酸铋/石墨相氮化碳复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

环境中病原菌过多等问题严重影响人体健康。科学家在抑制有害微生物生长、促进伤口愈合方面进行了大量研究。常见病原菌治疗方法效率低、范围窄、易发生到其他问题。探索高效、安全的病原菌处理技术非常重要。目前，利用太阳能实现能源的可持续利用、杀灭病原微生物和用于伤口愈合已变得非常流行。稳定且高活性的光催化材料是实现高性能的关键因素。已经开发了一些方法，包括元素掺杂以扩大可见光的吸收范围、纳米结构材料和纳米晶体的构建以改善电子转移和光催化材料的利用。然而，报道的材料存在许多问题，极大地限制了它们的进一步发展。

近来，作为一种非金属光催化剂，类石墨氮化碳(g-C₃N₄)在水光解、有机污染物催化降解、二氧化碳还原和光催化抗菌等一系列光催化领域受到广泛关注。但是，由于带隙值较宽和π-π共轭电子系统，光生电子(e^-)和空穴(h⁺)对容易复合，导致整体g-C₃N₄光催化活性降低。具有钙钛矿结构的铁酸铋(BiFeO₃)是一种重要的新型光催化剂，广泛应用于光催化降解有机物和分解水产氢。然而，BiFeO₃光催化稳定性低，难以降解稳定性强的污染物，限制了其应用。用小分子配体修饰BiFeO₃可以有效提高非均相Fenton催化和可见光光催化能力。由于石墨烯的高成本，探索新的廉价载体尤为重要。因此，g-C₃N₄可能是一种合适的材料，预计g-C₃N₄和BiFeO₃的组合可以扩大可见光吸收范围，提高光催化活性并抑制电子和空穴对的复合。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种铁酸铋/石墨相氮化碳复合材料，该复合材料具有良好的光催化抑菌效果，可用于进一步治疗伤口细菌感染，实现伤口愈合。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明提供了一种铁酸铋/石墨相氮化碳复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1.以铁和铋的硝酸盐为前驱体，将其溶解于乙二醇甲醚中，搅拌混匀后干燥，再进行煅烧，得到铁酸铋；

S2.将所述铁酸铋与石墨相氮化碳混匀后研磨，在200～400℃下煅烧2～4h，得到具有Ⅱ型异质结结构的铁酸铋/石墨相氮化碳复合材料。

本发明中，铁酸铋与石墨相氮化碳研磨后，在200～400℃下煅烧，从而使得铁酸铋/石墨相氮化碳复合材料中形成Ⅱ型异质结结构，这种Ⅱ型异质结结构有利于提高铁酸铋/石墨相氮化碳复合材料的光催化性能和抑菌效果。

进一步地，步骤S1中，所述铁和铋的硝酸盐为九水合硝酸铁和五水合硝酸铋。

进一步地，步骤S1中，所述铁和铋的硝酸盐的摩尔比为1:1。

进一步地，步骤S1中，所述煅烧温度为500～600℃，煅烧时间为3～4h，升温速率为1～5℃/min。

进一步地，步骤S2中，所述石墨相氮化碳是以三聚氰胺为前驱体，经过煅烧得到的。