一种碳聚合物点复合碳酸氧铋纳米片材料及其制备方法与应用

本发明属于纳米复合材料，尤其涉及一种碳聚合物点复合碳酸氧铋纳米片材料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、随着人类社会的快速发展和城市化进程，各种有害物质逐渐被释放到大气、水和土壤中，导致环境污染日益严重。特别是化学污染物的排放，严重威胁到人类健康和生态系统的稳定。因此，高效、低成本地去除有害污染物已成为当前环境保护领域亟待解决的问题。在众多的治理技术中，光催化技术因其高效、无需添加化学试剂和对环境友好等特点受到广泛关注，光催化技术是一种以半导体材料作催化剂，在光激发下将有害物质转化为无害物质的技术，其具有高效去除污染物的优点。

2、碳酸氧铋是一种有前景的半导体材料，具有相对优异的光催化性能，因此受到广泛的关注。碳酸氧铋具有较强的光吸收性能、良好的化学稳定性和热稳定性，能够在长期较高的温度下保持自身光催化性能。但由于带隙较大，其在可见光照射下的光催化活性较低，且导电性较差，导致光生电子和空穴的分离效率较低，从而限制光催化性能。

3、碳聚合物点(cpds)作为一种新型的碳材料，具有荧光性、生物相容性、无毒性、易制备等优点，在光催化、生物成像、药物输送、化学传感等领域有广泛应用。随着对光物理性质和光催化性能的深入研究，cpds在光催化方向展现出巨大的潜力。良好荧光性质可使其在可见光区域内吸收光能，促进光催化反应的进行。此外，cpds具有高比表面积和丰富的官能团，可提高光催化反应的活性和稳定性。然而，cpds在光催化方向的研究仍处于起步阶段，对其机理和光催化性能的研究需要深入探究。

4、因此，如何提供一种利用碳聚合物点结合碳酸氧铋，并提高产品光催化性能的方法是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提出了一种碳聚合物点复合碳酸氧铋纳米片材料及其制备方法与应用。

2、为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

3、一种碳聚合物点复合碳酸氧铋纳米片材料的制备方法，包括如下步骤：

4、将ctab、hmt依次溶解至乙醇溶液中后，再加入bicl3、na2co3和碳聚合物点进行搅拌，然后进行高压水热反应，再经洗涤、干燥，得到纳米片状的碳酸氧铋。

5、有益效果：本发明利用原位复合法合成n杂碳酸氧铋与石墨相氮化碳复合材料并形成s型异质结，有效地将碳酸氧铋纳米片与碳聚合物点进行复合，形成一种有效的、环保的碳酸氧铋纳米片与聚合物点的光催化剂的异质结，克服了碳酸氧铋可见光响应有限和活性位点较少的缺点，产生更多的光生载流子，并进一步提高光催化降解环境水体有机燃料、抗生素和酚类污染物性能。

6、优选的，所述ctab、hmt、bicl3、na2co3和碳聚合物点的质量比为3：3：10：6：(0.11-0.66)；

7、所述乙醇溶液为乙醇和水以体积比35:2混合得到；

8、所述ctab与乙醇的添加量之比为300mg：35ml。

9、有益效果：本发明中的乙醇和水是作为溶剂提供碳酸氧铋的合成最佳环境，ctab是表面活性剂使生成物晶体结构更佳。

10、优选的，所述搅拌的速率为7000～8000rpm。

11、有益效果：上述搅拌条件下可以快速充分搅拌均匀。

12、优选的，所述原位复合反应的温度为140℃，时间为12h。

13、有益效果：在上述反应条件下生成的半导体晶型最佳。

14、优选的，所述碳聚合物点的制备方法包括以下步骤：

15、将柠檬酸和乙二胺溶解于水后进行水热反应，再经透析、冷冻干燥，即得所述碳聚合物点。

16、优选的，所述柠檬酸、乙二胺和水的添加量之比为5mmol：335μl：10ml。

17、优选的，所述水热反应的温度为200℃，时间为5h。

18、优选的，所述透析的时间为24h。

19、一种碳聚合物点复合碳酸氧铋纳米片材料的制备方法制备得到的碳聚合物点复合碳酸氧铋纳米片材料。

20、有益效果：本发明利用原位复合的方法对复合纳米材料进行制备，相比传统的静电吸附等方法更简单且更容易大量制备。

21、一种碳聚合物点复合碳酸氧铋纳米片材料在光催化降解水中有机染料、抗生素或酚类污染物中的应用。

22、有益效果：本发明利用n杂碳酸氧铋与石墨相氮化碳之间的相互作用，将碳酸氧铋与碳聚合物点进行复合并形成s型异质结结构，能够拓宽光吸收范围，增强光吸收强度，促进光生载流子的分离和转移，从而提升复合材料光催化降解性能。

23、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

24、本发明利用原位复合法将碳酸氧铋纳米片与碳聚合物点合成复合材料，形成一种有效的、环保的碳酸氧铋复合碳聚合物点的异质结，克服了单体光催化剂可见光响应有限和活性位点较少的缺点，加速电荷分离，产生更多的光生载流子，改善单体光催化剂的光谱响应范围，从而实现高效的可见光催化氧化活性，并进一步提高光催化降解环境水体有机染料、抗生素和酚类污染物性能，具有光催化效率高、方法简单快捷和经济环保等优点。

25、本发明在制备复合材料时通过控制碳聚合物点的比例，得到具有合适能带结构、拥有最佳光催化活性的复合材料，有效提高了单体的光催化性能。并且，本发明利用n杂碳酸氧铋与石墨相氮化碳之间的相互作用，将碳酸氧铋与碳聚合物点进行复合并形成s型异质结结构，能够拓宽光吸收范围，增强光吸收强度，促进光生载流子的分离和转移，从而提升复合材料光催化降解性能。最后，本发明还通过实验探证了碳酸氧铋与碳聚合物点复合材料在海水环境中保持良好的光催化活性。

技术特征：

1.一种碳聚合物点复合碳酸氧铋纳米片材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种碳聚合物点复合碳酸氧铋纳米片材料的制备方法，其特征在于，所述ctab、hmt、bicl3、na2co3和碳聚合物点的质量比为3：3：10：6：(0.11-0.66)。

3.根据权利要求1所述的一种碳聚合物点复合碳酸氧铋纳米片材料的制备方法，其特征在于，所述搅拌的速率为7000～8000rpm。

4.根据权利要求1所述的一种碳聚合物点复合碳酸氧铋纳米片材料的制备方法，其特征在于，所述原位复合反应的温度为140℃，时间为12h。

5.根据权利要求1所述的一种碳聚合物点复合碳酸氧铋纳米片材料的制备方法，其特征在于，所述碳聚合物点的制备方法包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种碳聚合物点复合碳酸氧铋纳米片材料的制备方法，其特征在于，所述柠檬酸、乙二胺和水的添加量之比为5mmol：335μl：10ml。

7.根据权利要求5所述的一种碳聚合物点复合碳酸氧铋纳米片材料的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为200℃，时间为5h。

8.根据权利要求5所述的一种碳聚合物点复合碳酸氧铋纳米片材料的制备方法，其特征在于，所述透析的时间为24h。

9.如权利要求1-8任一项所述的一种碳聚合物点复合碳酸氧铋纳米片材料的制备方法制备得到的碳聚合物点复合碳酸氧铋纳米片材料。

10.如权利要求9所述的一种碳聚合物点复合碳酸氧铋纳米片材料在光催化降解水中有机染料、抗生素或酚类污染物中的应用。

技术总结
一种碳聚合物点复合碳酸氧铋纳米片材料及其制备方法与应用，属于纳米材料技术领域，包括如下步骤：将CTAB、HMT依次溶解至乙醇溶液中后，再加入BiCl<subgt;3</subgt;、Na<subgt;2</subgt;CO<subgt;3</subgt;和碳聚合物点进行搅拌，然后进行原位复合反应，再经洗涤、干燥，得到碳聚合物点复合碳酸氧铋纳米片材料。本发明还公开了上述制备方法制备得到的碳聚合物点复合碳酸氧铋纳米片材料，还公开了该纳米片材料在光催化降解水中有机染料、抗生素或酚类污染物中的应用。本发明改善了光催化剂的光谱响应范围，实现了高效的可见光催化氧化活性，具有光催化效率高、方法简单快捷和经济环保等优点，且在海水环境中同样能够保持良好的光催化活性。

技术研发人员：华英杰,贾仕豪,王崇太,韩慧敏
受保护的技术使用者：海南师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6