新材料及其应用

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。

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。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

本发明制备的BiVO4量子点/RGO/g‑C3N4三元复合光催化剂，相较于传统的单一光催化剂，光催化性能有所提高。首先，该体系中RGO的存在极大地促进了光生载流子的迁移和分离，电子具有更强的还原能力、空穴具有更强的氧化能力，增强了体系的光催化活性，从而提升光催化性能。其次，RGO具有一种π‑π共轭结构，而g‑C3N4同样具有相似的结构，因此，当RGO纳米片与g‑C3N4结合时，通过静电吸附π‑π堆积，纳米片可以形成更加紧密的异质结构。除此之外，所制备的BiVO4量子点直径尺寸在5nm左右，具有小尺寸效应，光催化活性位点更多；所制备的g‑C3N4经过热剥离、超声剥离处理为单层结构且具有原子级别缺陷，可增强g‑C3N4与RGO间π‑π键共轭能力、增大表面积、提高吸光性能。各组分的优异性能相互促进发挥作用，提升了系统的光催化性能。