1.本发明涉及一种可漂浮氮化碳基压电光催化剂及其制备方法和应用，具体涉及一种可漂浮氮化碳基压电光催化剂及其制备方法和该可漂浮氮化碳基压电光催化剂在去除水体中有机污染物的应用。
背景技术：2.自1970年代压电材料取得突破以来，压电材料的催化性能引起了相当大的关注。据报道，由压电材料极化产生的内部电场可增强电荷载流子的分离，从而提高催化性能。此外，有研究者发现电荷载体的空间分离可以使氧化和还原反应发生在不同的位置，从而减少逆反应的发生。dft计算表明，内建电场还介导了反应物和产物在压电催化剂表面的吸附和解吸，有利于克服sabatier原理对催化的一些根本限制。此外，还有报道称压电极化通过有效调节异质半导体界面的势垒高度来调节催化速率。最近，在光催化剂半导体中通过压电材料建立内部电场已成为研究的热点之一。tong等人合成了柔性光催化剂rgo-f/pvdf-hfp复合聚合物，该材料能够在常规低频搅拌或摇晃下产生响应的电势，并且效果能够持续较长时间。huang等通过在非中心对称压电半导体bioio3上进行v掺杂从而增强其宏观极化，从而实现高效的光和压电诱导的分子氧活化，这有利于光催化和压电催化过程中的电荷分离，并大大促进了光和压电诱导的活性氧的演化。
3.目前，几乎所有研究都集中在粉末形式的g-c3n4上，然而将粉末形式的g-c3n4作为光催化剂时，光催化处理过程中光催化剂复杂的恢复步骤，为其实际应用设置了障碍。此外，g-c3n4纳米片在粉末中的随机聚集降低了它们的表面可触及性，这将影响材料的催化性能。另外，在水中光的可利用深度只有几十厘米，超过这个深度光能得不到有效的利用。现有的光催化剂存在回收性能差、催化活性差等问题。因此，迫切需要开发一种具有回收性能好、光催化活性高的光催化剂，用于工业和实际应用。
技术实现要素：4.本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可漂浮在污染物水面、具有压电性能、光生电子-空穴复合率低、光催化性能好、稳定性好、回收方便的可漂浮氮化碳基压电光催化剂及其制备方法和应用。
5.为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案。
6.一种可漂浮氮化碳基压电光催化剂，所述可漂浮氮化碳基压电光催化剂以三聚氰胺海绵为骨架，所述三聚氰胺海绵表面修饰有鱼鳞片管状氮化碳和钒掺杂碘酸氧铋；所述可漂浮氮化碳基压电光催化剂中鱼鳞片管状氮化碳的质量百分含量为70％～90％，钒掺杂碘酸氧铋的质量百分含量为5％～25％，三聚氰胺海绵的质量百分含量为5％～25％。
7.上述的可漂浮氮化碳基压电光催化剂，优选的，所述钒掺杂碘酸氧铋中钒的质量百分含量为0.2％～1％；
8.和/或，所述钒掺杂碘酸氧铋为片状结构，所述三聚氰胺海绵为网状结构。
9.作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的可漂浮氮化碳基压电光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
10.s1、将bi(no3)3·
5h2o、i2o5、nh4vo3溶解于水中，搅拌，得到悬浮液；
11.s2、将步骤s1得到的悬浮液在150℃～180℃下进行反应，得到v-bioio3；
12.s3、将三聚氰胺溶解在有机溶剂中，得到三聚氰胺溶液；将三聚硫氰酸溶解在有机溶剂中，得到三聚硫氰酸溶液；将三聚氰胺溶液和三聚硫氰酸溶液混合，得到三聚氰胺和三聚硫氰酸的混合溶液；
13.s4、将步骤s2得到的v-bioio3和步骤s3得到的三聚氰胺和三聚硫氰酸的混合溶液混合，加入水，析出沉淀，经干燥，得到v-bioio3/ftcn前驱体；
14.s5、将步骤s4得到的v-bioio3/ftcn前驱体与水混合，得到混合溶液，将三聚氰胺海绵浸入混合溶液中，得到混合物；
15.s6、将步骤s5得到的混合物在450℃～550℃下煅烧，得到可漂浮氮化碳基压电光催化剂。
16.上述的制备方法，优选的，步骤s5中，所述v-bioio3/ftcn前驱体与三聚氰胺海绵的质量比为0.05～0.3∶0.01，所述v-bioio3/ftcn前驱体与水的比例为0.05g～0.3g∶1ml。
17.上述的制备方法，优选的，步骤s1中，所述bi(no3)3·
5h2o、i2o5与nh4vo3的摩尔比为4∶2∶0～0.2，其中nh4vo3的用量不为0。
18.上述的制备方法，优选的，步骤s3中，所述三聚氰胺和三聚硫氰酸的混合溶液中三聚氰胺与三聚硫氰酸的摩尔比为1∶1，所述三聚氰胺和三聚硫氰酸的混合溶液中三聚氰胺的浓度为0.05m；
19.和/或，步骤s4中，所述v-bioio3与三聚氰胺的质量比为0.05～0.25∶1。
20.上述的制备方法，优选的，步骤s2中，所述反应的时间为10h～24h；
21.和/或，步骤s3中，所述混合在搅拌条件下进行，所述搅拌的温度为30℃，所述搅拌的转速为400rpm～600rpm，所述搅拌的时间为1h～4h；
22.和/或，步骤s6中，所述煅烧在氮气气氛下进行，所述煅烧过程中的升温速率为2.3℃/min，所述煅烧的时间为2h～4h。
23.作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种上述的可漂浮氮化碳基压电光催化剂或上述的制备方法制得的可漂浮氮化碳基压电光催化剂在去除水体中有机污染物的应用。
24.上述的应用，优选的，将可漂浮氮化碳基压电光催化剂与含有机污染物水体混合，不需搅拌，在光照条件下进行光催化反应，完成对水体中有机污染物的去除。可漂浮氮化碳基压电光催化剂与含有机污染物水体混合后，漂浮在污染物溶液液面，不需搅拌，在光照条件下进行光催化反应，即可完成对水体中有机污染物的去除。
25.上述的应用，优选的，所述可漂浮氮化碳基压电光催化剂与含有机污染物水体的比例为0.8g～3.2g∶1l，所述含有机污染物水体中有机污染物的初始浓度≤40mg/l，所述含有机污染物水体中有机污染物为抗生素和/或染料，所述抗生素为盐酸四环素，所述光催化反应的温度为25℃，所述光催化反应的时间≤240min，所述光催化反应中采用的光源为氙灯，所述氙灯的光功率为45w～50w。
26.与现有技术相比，本发明的优点在于：
27.(1)本发明提供了一种可漂浮氮化碳基压电光催化剂，首先通过钒(v)掺杂的钒掺杂碘酸氧铋(v-bioio3)具有良好的压电光催化性能，在超声或者水波动力的作用下能够产生内部电场，加快光生载流子的转移和分离，有利于提高光催化活性；进一步的，通过将鱼鳞片管状氮化碳(ftcn)和压电材料钒掺杂碘酸氧铋(v-bioio3)复合，使ftcn和v-bioio3之间形成高性能的s型异质结，可加快电子和空穴的转移，抑制电子-空穴的复合，有利于提升光催化性能；最后，将v-bioio3和ftcn负载到三聚氰胺海绵(ms)上，获得可漂浮的能力。本发明的可漂浮氮化碳基压电光催化剂，具有可在污染物液面漂浮、压电性能、光生电子-空穴分离效率高、催化活性高、结构稳定性好、回收方便等优点，由于其能够漂浮在有机污染物的界面，不需要搅拌，即可快速去除水中的有机污染物，而且方便回收，是一种新型的氮化碳基光催化材料，能够广泛用于光催化去除环境中的有机污染物，有着极高的实际应用价值。
28.本发明的可漂浮氮化碳基压电光催化剂，通过优化可漂浮氮化碳基压电光催化剂中鱼鳞片管状氮化碳的质量百分含量为70％～90％、钒掺杂碘酸氧铋的质量百分含量为5％～25％，使得光催化剂的光催化活性得到进一步提升，这是因为复合比例对光催化剂的性能具有重要影响。当可漂浮氮化碳基压电光催化剂中钒掺杂碘酸氧铋的质量百分含量高于25％时，过多的掺入v-bioio3会导致有效异质结含量降低，从而降低了材料的光催化性能；当可漂浮氮化碳基压电光催化剂中钒掺杂碘酸氧铋的质量百分含量低于5％时，较少的v-bioio3不利于复合异质结的形成，从而导致光催化性能难以发挥。因此，鱼鳞片管状氮化碳(ftcn)和钒掺杂碘酸氧铋(v-bioio3)的比例合适时才有利于发挥出光催化剂最佳的光催化性能，两种半导体之间的协同作用，构筑成s型异质结，从而使本发明的可漂浮氮化碳基压电光催化剂能够获得更好的光催化性能。
29.(2)本发明的可漂浮氮化碳基压电光催化剂，通过优化钒掺杂碘酸氧铋(v-bioio3)中钒(v)的质量百分含量为0.2％～1％，获得压电性能和光催化性能优异的钒掺杂碘酸氧铋(v-bioio3)，进而使得光催化剂的光催化活性得到进一步提升。要获得压电性能和光催化性能优异的钒掺杂碘酸氧铋(v-bioio3)，钒(v)的掺杂量是至关重要的。当钒掺杂碘酸氧铋(v-bioio3)中钒(v)的质量百分含量高于1％时，过多的掺杂量虽然能够提升光催化性能，但不利于压电性能的提升；当钒掺杂碘酸氧铋(v-bioio3)中钒(v)的质量百分含量低于0.2％时，较少的v掺杂量对bioio3的结构破坏小，不利于激发其压电性能和光催化性能。
30.(3)本发明提供了一种可漂浮氮化碳基压电光催化剂的制备方法，首先通过v掺杂bioio3使其具有压电性能；然后将v-bioio3与ftcn的前体(即三聚氰胺和三聚硫氰酸的混合溶液)一起混合，得到v-bioio3/ftcn前驱体；最后将v-bioio3/ftcn前驱体用水稀释，浸入三聚氰胺海绵，经煅烧后，得到可漂浮氮化碳基压电光催化剂。本发明的制备方法中，制得的v-bioio3/ftcn前驱体，具有颗粒小、粘度高等优点，适合作为三聚氰胺海绵的填料。
31.(4)本发明的制备方法，进一步优化v-bioio3/ftcn前驱体与三聚氰胺海绵的质量比为0.05～0.3∶0.01，制得的可漂浮氮化碳基压电光催化剂具有更好的光催化性能，这是因为v-bioio3/ftcn前驱体的负载量对光催化剂的性能具有重要影响。当v-bioio3/ftcn前驱体的负载量过高时，过多的负载量减少了空隙率、阻碍光的传播、降低材料与污染物的接触，从而降低了材料的光催化性能；当v-bioio3/ftcn前驱体的负载量过低时，较少的负载
量导致光催化剂含量低，不利于光催化剂与污染物的接触，导致光催化活性难以发挥。因此，v-bioio3/ftcn前驱体负载量合适时才有利于发挥出v-bioio3/ftcn/ms最佳的光催化性能。
32.(5)本发明还提供了一种可漂浮氮化碳基压电光催化剂在去除水体中有机污染物中的应用，将可漂浮氮化碳基压电光催化剂用于光催化降解有机污染物时，符合异质结降解机理，具体为：在光照条件下，v-bioio3和ftcn的导带产生e-，e-跃迁到导带上，由于费米能级不同，当v-bioio3和ftcn两者接触时会产生内建电场，费米能级会发生移动直到两者相同，费米能级的移动导致能带弯曲，使v-bioio3的导带向下弯曲，ftcn的价带向上弯曲，进一步拉近了v-bioio3的导带与ftcn价带的距离。跃迁到v-bioio3导带上的e-与ftcn价带的h
+
会优先发生结合，从而v-bioio3价带上的h
+
和ftcn导带上e-便得到了保留，这种光生载流子的传输方式属于s型异质结。s型异质结能够使光生载流子有效分离，从而抑制光生载流子的复合，提高材料的光催化活性。同时，将v-bioio3/ftcn前驱体负载到ms上，得到可漂浮氮化碳基压电光催化剂，实现可漂浮性。本发明利用可漂浮氮化碳基压电光催化剂去除水体中有机污染物方法，通过可漂浮氮化碳基压电光催化剂对有机污染物进行光催化降解，能够快速、高效降解水体中各不同类型的有机污染物，具有工艺简单、处理成本低、方便回收、处理效率高、去除效果好、安全性高、无二次污染等优点，特别地能够实现对水体中抗生素的高效去除，有着极高的实际应用价值。
附图说明
33.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
34.图1为本发明实施例1中制得的可漂浮氮化碳基压电光催化剂(v-bioio3/ftcn/ms
0.1
)、固定化前的光催化剂v-bioio3/ftcn
0.1
、三聚氰胺海绵(ms)、对比例1中制得的bioio3、对比例2中制得的v-bioio3和对比例3中制得的ftcn的sem图。
35.图2为本发明实施例1中制得的可漂浮氮化碳基压电光催化剂(v-bioio3/ftcn/ms
0.05
、v-bioio3/ftcn/ms
0.1
、v-bioio3/ftcn/ms
0.2
、v-bioio3/ftcn/ms
0.3
)和三聚氰胺海绵(ms)的实物图。
36.图3为本发明实施例1中制得的氮化碳基压电光催化剂(v-bioio3/ftcn
0.05
、v-bioio3/ftcn
0.1 v-bioio3/ftcn
0.25
)、对比例1中制得的bioio3、对比例2中制得的v-bioio3和对比例3中制得的ftcn的xrd图。
37.图4为本发明实施例1中制得的氮化碳基压电光催化剂(v-bioio3/ftcn
0.1
)、对比例1中制得的bioio3、对比例2中制得的v-bioio3和对比例3中制得的ftcn的xps谱图。
38.图5为本发明实施例1中制得的氮化碳基压电光催化剂(v-bioio3/ftcn
0.1
)、对比例1中制得的bioio3、对比例2中制得的v-bioio3和对比例3中制得的ftcn的紫外-可见漫反射光谱图。
39.图6本发明实施例1中制得的氮化碳基压电光催化剂(v-bioio3/ftcn
0.1
)、对比例1中制得的bioio3、对比例2中制得的v-bioio3和对比例3中制得的ftcn的电化学性能图。
40.图7为本发明实施例2中氮化碳基压电光催化剂(v-bioio3/ftcn
0.05
、v-bioio3/ftcn
0.1
、v-bioio3/ftcn
0.25
)、bioio3、v-bioio3、ftcn和cn对盐酸四环素的降解效果图。
41.图8为本发明实施例2中氮化碳基压电光催化剂(v-bioio3/ftcn
0.1
)对不同浓度盐酸四环素的降解效果图。
42.图9为本发明实施例2中氮化碳基压电光催化剂(v-bioio3/ftcn
0.1
)在不同电解质条件下对盐酸四环素的降解效果图。
43.图10为本发明实施例2中氮化碳基压电光催化剂(v-bioio3/ftcn
0.1
)对不同ph值的盐酸四环素的降解效果图。
44.图11为本发明实施例2中氮化碳基压电光催化剂(v-bioio3/ftcn
0.1
)、bioio3、v-bioio3和ftcn对不同ph值的盐酸四环素溶液的zeta电位图。
45.图12为本发明实施例2中氮化碳基压电光催化剂(v-bioio3/ftcn
0.1
)在不同捕获剂条件下对盐酸四环素溶液的降解效果图。
46.图13为本发明实施例2中氮化碳基压电光催化剂(v-bioio3/ftcn
0.1
)活性成分的esr图。
47.图14为本发明实施例2中可漂浮氮化碳基压电光催化剂(v-bioio3/ftcn/ms
0.3
)在不同添加量条件下对盐酸四环素的降解效果图。
48.图15为本发明实施例2中可漂浮氮化碳基压电光催化剂(v-bioio3/ftcn/ms
0.05
、v-bioio3/ftcn/ms
0.1
、v-bioio3/ftcn/ms
0.2
、v-bioio3/ftcn/ms
0.3
)对盐酸四环素的降解效果图。
49.图16为本发明实施例3中氮化碳基压电光催化剂(v-bioio3/ftcn
0.1
)、bioio3、v-bioio3和ftcn对盐酸四环素的矿化效果图。
50.图17为本发明实施例3中氮化碳基压电光催化剂(v-bioio3/ftcn
0.1
)重复处理盐酸四环素溶液对应的降解效果图。
51.图18为本发明实施例3中氮化碳基压电光催化剂(v-bioio3/ftcn
0.1
)重复使用前后的xrd图。
52.图19为本发明实施例3中氮化碳基压电光催化剂(v-bioio3/ftcn
0.1
)重复使用后的sem图。
53.图20为本发明的可漂浮氮化碳基压电光催化剂的降解机理图。
具体实施方式
54.以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。
55.实施例1：
56.一种本发明的可漂浮氮化碳基压电光催化剂，以三聚氰胺海绵(ms)为骨架，三聚氰胺海绵(ms)表面修饰有鱼鳞片管状氮化碳(ftcn)和钒掺杂碘酸氧铋(v-bioio3)，其中三聚氰胺海绵(ms)的质量百分含量为5％，鱼鳞片管状氮化碳(ftcn)的质量百分含量为90％，钒掺杂碘酸氧铋(v-bioio3)的质量百分含量为5％。
57.本实施例中，ftcn为管状结构，v-bioio3为碎片状结构，wc为颗粒状结构。
58.一种上述本实施例中的可漂浮氮化碳基压电光催化剂的制备方法，包括以下步骤：
59.(1)依次将4mmol bi(no3)3·
5h2o、2mmol i2o5和0.04mmol nh4vo3溶解于60ml蒸馏
水中，搅拌0.5h成均匀的悬浮液。然后，将悬浮液放入100ml内衬为聚四氟乙烯的不锈钢高压釜中，在180℃下加热24h，将得到的反应产物经冷却、过滤、干燥后收集起来，得到v-bioio3。
60.(2)将0.63g的三聚氰胺与0.89g三聚硫氰酸分别加入到二甲基亚砜中，得到三聚氰胺溶液和三聚硫氰酸溶液；将三聚氰胺溶液和三聚硫氰酸溶液混合，在30℃下于600rpm磁力搅拌4h，得到黄色的三聚氰胺与三聚硫氰酸的混合溶液。该三聚氰胺和三聚硫氰酸的混合溶液中三聚氰胺与三聚硫氰酸的摩尔比为1∶1，该三聚氰胺与三聚硫氰酸的混合溶液中三聚氰胺的浓度为0.05m。
61.(3)在步骤(2)得到的黄色的三聚氰胺与三聚硫氰酸的混合溶液中加入0.1g步骤(1)得到的v-bioio3，然后继续加入100ml水，析出黄色沉淀，过滤，将所得沉淀物质在80℃下干燥，研磨，得到复合物前驱体。
62.(4)称取步骤(3)得到的复合物前驱体0.1g，与1ml水混合，得到粘稠状的溶液；将0.01g三聚氰胺海绵(ms)浸入上述的粘稠状的溶液，反复按压三聚氰胺海绵(ms)，使其充分吸入复合物前驱体溶液，得到混合物。
63.(5)将步骤(4)得到的混合物置于管式炉中在n2气氛下于550℃(升温速率为2.3℃
·
min-1
)煅烧4h，将锻烧产物自然冷却和研磨后，得到可漂浮氮化碳基压电光催化剂，记为v-bioio3/ftcn/ms
0.1
。
64.本实施例中，还制备了不同的可漂浮氮化碳基压电光催化剂，它们的制备方法与可漂浮氮化碳基压电光催化剂(v-bioio3/ftcn/ms
0.1
)基本相同，区别仅在于：步骤(4)中，复合物前驱体的用量分别为0.05g、0.2g、0.3g，对应制得的可漂浮氮化碳基压电光催化剂依次命名为：v-bioio3/ftcn/ms
0.05
、v-bioio3/ftcn/ms
0.2
、v-bioio3/ftcn/ms
0.3
。
65.本实施例中，还制备了氮化碳基压电光催化剂，即没有负载到三聚氰胺海绵ms，不能够漂浮在液面，该氮化碳基压电光催化剂的制备方法包括以下步骤：
66.(1)依次将4mmol bi(no3)3·
5h2o、2mmol i2o5和0.04mmol nh4vo3溶解于60ml蒸馏水中，搅拌0.5h成均匀的悬浮液。然后，将悬浮液放入100ml内衬为聚四氟乙烯的不锈钢高压釜中，在180℃下加热24h，将得到的反应产物经冷却、过滤、干燥后收集起来，得到v-bioio3。
67.(2)将0.63g的三聚氰胺与0.89g三聚硫氰酸分别加入到30ml二甲基亚砜中，得到三聚氰胺溶液和三聚硫氰酸溶液；将三聚氰胺溶液和三聚硫氰酸溶液混合，在30℃下于600rpm磁力搅拌4h，得到黄色的三聚氰胺与三聚硫氰酸的混合溶液。
68.(3)在步骤(2)得到的黄色的三聚氰胺与三聚硫氰酸的混合溶液中加入0.1g步骤(1)得到的v-bioio3，然后继续加入100ml水，析出黄色沉淀，过滤，将所得沉淀物质在80℃下干燥，研磨，得到复合物前驱体。
69.(4)将步骤(3)得到的复合物前驱体置于管式炉中，在氮气气氛下以2.3℃/min的升温速率升温至550℃煅烧4h，得到氮化碳基压电光催化剂，记为v-bioio3/ftcn
0.1
。该氮化碳基压电光催化剂(v-bioio3/ftcn
0.1
)为固定化前的光催化剂。
70.本实施例中，还制备了不同的氮化碳基压电光催化剂，它们的制备方法与v-bioio3/ftcn
0.1
基本相同，区别仅在于：步骤(3)中，v-bioio3的用量分别为0.05g、0.25g，对应制得的v-bioio3依次命名为：v-bioio3/ftcn
0.05
、v-bioio3/ftcn
0.25
。
71.对比例1：
72.一种bioio3的制备方法，包括以下步骤：
73.依次将4mmol bi(no3)3·
5h2o和2mmol i2o5溶解于60ml蒸馏水中，搅拌0.5h成均匀的悬浮液。然后，将悬浮液放入100ml内衬为聚四氟乙烯的不锈钢高压釜中，在180℃下加热24h，将得到的反应产物经冷却、过滤、干燥后收集起来，得到bioio3。
74.对比例2：
75.一种v-bioio3的制备方法，包括以下步骤：
76.依次将4mmol bi(no3)3·
5h2o、2mmol i2o5和0.04mmol nh4vo3溶解于60ml蒸馏水中，搅拌0.5h成均匀的悬浮液。然后，将悬浮液放入100ml内衬为聚四氟乙烯的不锈钢高压釜中，在180℃下加热24h，将得到的反应产物经冷却、过滤、干燥后收集起来，得到v-bioio3。
77.本对比例中，还制备了不同v掺杂量的v-bioio3，它们的制备方法与v-bioio3基本相同，区别仅在于：nh4vo3的用量分别为0.002g、0.005g、0.01g，对应制得的v-bioio3依次命名为：v
0.02-bioio3、v
0.05-bioio3、v
0.1-bioio3。
78.对比例3：
79.一种鱼鳞片管状氮化碳(ftcn)的制备方法，包括以下步骤：
80.将0.63g三聚氰胺溶解在30ml(dmso)中，得到三聚氰胺溶液；将0.89g三聚硫氰酸溶解在20ml(dmso)中，得到三聚硫氰酸溶液；将三聚硫氰酸溶液在搅拌下滴加到三聚氰胺溶液中，自组装1h后，搅拌30min，得到混合溶液。随后，向上述的混合溶液中加入100ml超纯水，继续搅拌2h，得到黄色沉淀。将得到的黄色沉淀干燥，然后置于管式炉中在n2气氛下于550℃(升温速率为2.3℃
·
min-1
)下煅烧4h，将锻烧产物自然冷却和研磨后，得到鱼鳞片管状氮化碳，记为ftcn。
81.图1为本发明实施例1中制得的可漂浮氮化碳基压电光催化剂(v-bioio3/ftcn/ms
0.1
)、固定化前的光催化剂v-bioio3/ftcn
0.1
、三聚氰胺海绵(ms)、对比例1中制得的bioio3、对比例2中制得的v-bioio3和对比例3中制得的ftcn的sem图。图1中，(a)为bioio3，(b)为v-bioio3，(c)为ftcn，(d)为v-bioio3/ftcn
0.1
，(e)为ms，(f)为v-bioio3/ftcn/ms
0.1
。
82.图2为本发明实施例1中制得的可漂浮氮化碳基压电光催化剂(v-bioio3/ftcn/ms
0.05
、v-bioio3/ftcn/ms
0.1
、v-bioio3/ftcn/ms
0.2
、v-bioio3/ftcn/ms
0.3
)和三聚氰胺海绵(ms)的实物图。图2中，(a)为ms，(b)为v-bioio3/ftcn/ms
0.05
，(c)为v-bioio3/ftcn/ms
0.1
，(d)为v-bioio3/ftcn/ms
0.2
，(e)为v-bioio3/ftcn/ms
0.3
，(f)为v-bioio3/ftcn/ms
0.1
漂浮在液面的效果图。
83.由图1-图2可知，bioio3和v-bioio3的形貌没有明显的区别，这是由于掺杂量小的原因造成的。ftcn为管状结构，表面粗糙，表面被大量纳米孔覆盖这有利于复合异质结的构筑。v-bioio3和ftcn复合后得到的v-bioio3/ftcn仍保留了多孔管状结构，大量孔隙的存在导致材料具有丰富的结构缺陷，这将影响材料的性能。由v-bioio3的tem图可以看出，其表面存在(002)和(200)晶面，这表明v的破坏了bioio3原有的原子排列，这两个面的fft patterns属于(010)面，该面垂直于[bi2o2]
2+
层堆叠方向，其内部电场有利于电荷分离]。另外，根据tem图可以看出ftcn壁上存在v-bioio3。此外，v-bioio3/ftcn
0.1
复合结构的元素扫描图显示v-bioio3均匀分散在ftcn周围，表明复合材料具有分布均匀、致密的特点。三聚氰
胺海绵(ms)经过煅烧后，网络结构丰富，表面光滑，材料结构出现坍塌和收缩的迹象，尺寸有明显的变小；同时，本发明的可漂浮氮化碳基压电光催化剂中富集了许多管状结构的v-bioio3/ftcn，这是由于v-bioio3/ftcn前驱体具有颗粒小和高的粘性，导致其很容易被均匀填充在三聚氰胺海绵中。综上所述，本发明成功构造出结构缺陷丰富的可漂浮氮化碳基压电光催化剂。
[0084]
图3为本发明实施例1中制得的氮化碳基压电光催化剂(v-bioio3/ftcn
0.05
、v-bioio3/ftcn
0.1 v-bioio3/ftcn
0.25
)、对比例1中制得的bioio3、对比例2中制得的v-bioio3和对比例3中制得的ftcn的xrd图。由图3可知，对于bioio3和v-bioio3，在27.5
°
处有明显的峰，对应于(121)晶面。由于v的掺杂量很小，导致两者的xrd谱图并没有明显的差异。对于ftcn和v-bioio3/ftcn
0.1
而言，27.4
°
(002)的峰对应于芳族单元的层间堆叠。随着v-bioio3含量的增加，v-bioio3/ftcn
0.1
异质结的xrd谱中没有明显的v-bioio3的峰出现，主要由于含量低和峰的重叠。因而，xrd的结果也表明本发明的可漂浮氮化碳基压电光催化剂被成功合成。
[0085]
图4为本发明实施例1中制得的氮化碳基压电光催化剂(v-bioio3/ftcn
0.1
)、对比例1中制得的bioio3、对比例2中制得的v-bioio3和对比例3中制得的ftcn的xps谱图。由图4可知，v-bioio3/ftcn
0.1
的c1s和n1s光谱与ftcn相比强度有减弱(图4中(a)和(b))，表明复合材料中c和n含量降低。在c1s光谱中，结合能287.9ev、286.2ev和284.3ev附近的峰分别分配给n-c＝n、c-o和c-c峰。类似地，所有样品的n1s光谱中有四个峰。结合能403.8ev、400.5ev、399.5ev和397.9ev附近的峰分别归属于庚嗪环的π激发、n-(c)3、c-n-h和c-n＝c峰。根据s 2p谱的结果(图4中(c))，ftcn中s 2p谱的峰值强度较弱，而v-bioio3/ftcn
0.1
中s 2p峰强度有增加，这表明复合材料制备过程中抑制了s的挥发，可能是外层的包裹导致的。对于bi 4f和i 3d谱图(图4中(d)和(e))，bioio3、v-bioio3和v-bioio3/ftcn
0.1
，三种材料均表现出相似的谱图，没有明显的改变。o1s谱图中(图4中(f))，bioio3和v-bioio3的谱图一致，主要有两种类型的o存在，分别对应于o-h(530.5ev)和o-bi(528.8ev)。然而，复合材料v-bioio3/ftcn
0.1
中的o主要为氮化碳煅烧过程中形成的c-o，没有观察到明显的v-bioio3中的氧存在。为了确定电子转移的方向，利用理论计算研究了复合材料的电荷差分密度，靠近v-bioio3的ftcn层的电子密度降低，而靠近ftcn的v-bioio3层的电子密度增加。换言之，ftcn作为电子供体将电子转移到电子受体znin2s4。重要的是，两种半导体之间的强界面耦合可以促进光生载流子的分离和迁移，有利于提高光催化性能。此外，为了更好地探索电子转移的机制，通过xps测试了几种材料的价带，bioio3、v-bioio3和ftcn的价带分别为0.95ev、0.90ev和1.70ev。此外，为了更准确地探索光催化机理，我们还测试了bioio3、v-bioio3和ftcn的mott-schottky曲线，可以得到bioio3、v-bioio3和ftcn的平带电位分别为-0.58v、-0.62v和-0.75v。对于n型半导体，最小导带(ecbm)大约等于平带电位。根据这个信息，方便推导v-bioio3和ftcn的价带和导带位置信息，以进一步的分析电子转移信息。
[0086]
图5为本发明实施例1中制得的氮化碳基压电光催化剂(v-bioio3/ftcn
0.1
)、对比例1中制得的bioio3、对比例2中制得的v-bioio3和对比例3中制得的ftcn的紫外-可见漫反射光谱图。图5中，(a)为固体uv-vis drs谱图，(b)为带隙结构谱图。由图5可知，所有样品都表现出强烈的紫外光吸收(λ《420nm)，但与vsl(λ》420nm)有明显差异。bioio3的可见光吸收能力最弱，经过v掺杂改性后的v-bioio3的可见光吸收能力有明显的增强。相比于bioio3和v-bioio3，ftcn有明显的可见光的吸收能力，这与多孔的管状结构有关。ftcn表面具有丰富
的孔隙结构，增加了可见光的接触面积、传播路径强度和光散射，从而增强了对光的吸收能力。复合材料v-bioio3/ftcn
0.1
保留了ftcn强的可见光吸收能力，远强于bioio3和v-bioio3，导致异质结材料在vsl照射下很容易具有很强的光生载流子能力。接下来，分析材料的带隙结构。bioio3和v-bioio3和ftcn的禁带宽度根据uv-vis drs数据计算得出，分别为3.21ev、3.19ev和2.66ev(图5中(b))。同时，采用理论计算得到的bioio3、v-bioio3和ftcn的带隙分别为2.64ev、2.36ev和2.49ev。
[0087]
图6本发明实施例1中制得的氮化碳基压电光催化剂(v-bioio3/ftcn
0.1
)、对比例1中制得的bioio3、对比例2中制得的v-bioio3和对比例3中制得的ftcn的电化学性能图。
[0088]
图6中，(a)为光电流性能图，(b)为固体稳态光致发光光谱图，(c)为阻抗图，(d)为瞬态光致发光光谱图。由图6可知，v-bioio3的光电流强度大于bioio3，说明v的掺杂促进了材料的光电流响应。v-bioio3/ftcn
0.1
表现出最佳的光电流强度，表明异质结材料具有出色的e-‑h+
分离效率和光电流响应。根据光电流的结果，这很可能归因于结构缺陷、有序管状结构和宽异质结带隙的存在。此外，固体稳态pl光谱用于确定光生载流子的分离效率(图6中(b))。ftcn和v-bioio3/ftcn
0.1
光催化剂在475nm附近有明显的吸收峰。bioio3和v-bioio3则没有明显的吸收峰。虽然ftcn和v-bioio3/ftcn
0.1
的pl光谱具有相似的吸收峰，但v-bioio3/ftcn
0.1
的峰强度更低，表明其具有良好的光生载流子分离能力。此外，v-bioio3/ftcn
0.1
的pl光谱有明显的蓝移，也进一步的表明光生载流子的复合受到抑制。
[0089]
由图1-图6可知，本发明中，通过以ms为骨架，表面修饰压电材料v-bioio3和ftcn所形成的可漂浮氮化碳基压电光催化剂具有吸光能力强、光生电子-空穴复合率低、光催化性能好等优点。
[0090]
实施例2：
[0091]
一种可漂浮氮化碳基压电光催化剂在去除水体中有机污染物中的应用，具体为利用可漂浮氮化碳基压电光催化剂催化去除水体中的盐酸四环素，包括以下步骤：
[0092]
取本发明实施例1中制得的可漂浮氮化碳基压电光催化剂(v-bioio3/ftcn/ms
0.05
、v-bioio3/ftcn/ms
0.1
、v-bioio3/ftcn/ms
0.2
、v-bioio3/ftcn/ms
0.3
)，各取10mg，分别添加到50ml、浓度为10mg/l的盐酸四环素(tch)溶液(该溶液的初始ph值为6.85)中，混合均匀，将混合液置于氙灯(λ》420nm)下，于30℃、600rpm的条件下进行光催化反应30min，完成对tch的处理。
[0093]
对照组一：采用实施例1中制得的氮化碳基压电光催化剂(v-bioio3/ftcn
0.05
、v-bioio3/ftcn
0.1
、v-bioio3/ftcn
0.25
)替换v-bioio3/ftcn/ms
0.1
，其他条件相同，区别仅在于：在进行光催化反应前，先进行以下处理：于30℃、600rpm的条件下对盐酸四环素进行吸附，30min后达到吸附平衡。
[0094]
对照组二：采用对比例1中制得的bioio3替换v-bioio3/ftcn/ms
0.1
，其他条件相同，区别仅在于：在进行光催化反应前，先进行以下处理：于30℃、600rpm的条件下对盐酸四环素进行吸附，30min后达到吸附平衡。
[0095]
对照组三：采用对比例2中制得的v-bioio3替换v-bioio3/ftcn/ms
0.1
，其他条件相同，区别仅在于：在进行光催化反应前，先进行以下处理：于30℃、600rpm的条件下对盐酸四环素进行吸附，30min后达到吸附平衡。
[0096]
对照组四：采用对比例3中制得的ftcn替换v-bioio3/ftcn/ms
0.1
，其他条件相同，
区别仅在于：在进行光催化反应前，先进行以下处理：于30℃、600rpm的条件下对盐酸四环素进行吸附，30min后达到吸附平衡。
[0097]
对照组五：采用氮化碳(cn)替换v-bioio3/ftcn/ms
0.1
，其他条件相同，区别仅在于：在进行光催化反应前，先进行以下处理：于30℃、600rpm的条件下对盐酸四环素进行吸附，30min后达到吸附平衡。
[0098]
图7为本发明实施例2中氮化碳基压电光催化剂(v-bioio3/ftcn
0.05
、v-bioio3/ftcn
0.1
、v-bioio3/ftcn
0.25
)、bioio3、v-bioio3、ftcn和cn对盐酸四环素的降解效果图。由图7可知，v掺杂后得到的v-bioio3的光催化降解tch的性能优于bioio3。相比bioio3、v-bioio3和ftcn，氮化碳基压电光催化剂(v-bioio3/ftcn
0.05
、v-bioio3/ftcn
0.1
、v-bioio3/ftcn
0.25
)的光催化去除tch的性能有提升。另外，不同复合比的氮化碳基压电光催化剂光催化剂降解结果表明，v-bioio3与ftcn的复合材料氮化碳基压电光催化剂的光催化降解tch的性能有明显的不同，尤其对于v-bioio3/ftcn
0.1
，其降解效果更加优异，这表明两者间存在异质结结构，进而促进了光生载流子的分离。所有光催化剂的降解效率顺序为v-bioio3/ftcn
0.1
(77％)》v-bioio3/ftcn
0.05
(73％)》v-bioio3/ftcn
0.25
(61％)》ftcn(50％)》v-bioio3(45％)》bioio3(38％)》cn(21％)。此外，进一步考察了v-bioio3的压电性能，即光催化反应在在超声条件下(功率为200w)进行。相比bioio3，v-bioio3在超声条件下的光催化活性有明显的提高，这表明v-bioio3具有压电效应。此外，在超声条件下，v-bioio3/ftcn对tch的降解效率进一步提升89％。
[0099]
同时，考虑到实际废水中复杂的环境，本实施例中还考察了氮化碳基压电光催化剂(v-bioio3/ftcn
0.1
)对不同浓度、不同电解质、不同ph值的盐酸四环素溶液的降解效果(其他条件与实施例2相同)，结果如图8、图9、图10所示。
[0100]
图8为本发明实施例2中氮化碳基压电光催化剂(v-bioio3/ftcn
0.1
)对不同浓度盐酸四环素的降解效果图。由图8可知，随着浓度的逐渐升高和降低，v-bioio3/ftcn
0.1
对tch的降解率逐渐降低，分别为96％、90％、77％、56％和36％。在高污染物浓度下，光生载流子的传输路径和透光率降低，影响载流子向光催化剂活性部分的迁移，降低其光催化性能；同时，tch光催化降解过程中的中间产物与tch分子竞争有限的光催化活性位点，进一步导致光催化活性下降。虽然高浓度不利于光催化活性，但v-bioio3/ftcn
0.1
在低污染物浓度下表现出优异的tch去除光催化性能，对2mg/l污染物的去除率达到96％。结合废水中污染物浓度较低的事实，v-bioio3/ftcn
0.1
可被认为是降解抗生素tch的有效光催化剂。
[0101]
图9为本发明实施例2中氮化碳基压电光催化剂(v-bioio3/ftcn
0.1
)在不同电解质条件下对盐酸四环素的降解效果图。图9中，电解质添加量为每升盐酸四环素溶液中加入电解质1mol。由图9可知，添加cl-和so
42-对光催化降解有一定的抑制作用，这可能是由于两种阴离子与tch之间的竞争吸附。然而，co
32-的加入显着影响了v-bioio3/ftcn
0.1
在tch上的吸附和光催化降解效率，co
32-易水解成hco
3-，水解使溶液呈碱性。
[0102]
图10为本发明实施例2中氮化碳基压电光催化剂(v-bioio3/ftcn
0.1
)对不同ph值的盐酸四环素的降解效果图。由图10可知，不同ph值条件(初始ph值为2.36、4.23、6.85、9.26、11.98)下对催化剂性能的影响不同，其中在酸性条件下光催化降解性能几乎没有受到影响，并且没有明显的变化。然而，在碱性环境中却表现出完全不同的现象,吸附性能和光催化降解活性显着提高。
[0103]
结合图9和图10，v-bioio3/ftcn
0.1
在碱性条件下表现出增强的tch吸附性能；同时，碱性条件下主要活性组分发生变化。总而言之，电解质的存在对v-bioio3/ftcn
0.1
光催化去除tch的影响不大。
[0104]
为了更好地分析可能的机理，本实施例中还测量了不同催化剂条件下盐酸四环素溶液在不同ph下的zeta电位(其他条件与实施例2相同)，结果如图11所示。
[0105]
图11为本发明实施例2中氮化碳基压电光催化剂(v-bioio3/ftcn
0.1
)、bioio3、v-bioio3和ftcn对不同ph值的盐酸四环素溶液的zeta电位图。由图11可知，zeta电位结果表明，v-bioio3和v-bioio3/ftcn
0.1
的分别比bioio3和ftcn的表面表现出更多的正电性质。随着ph的增加，材料表面的正电荷逐渐减少。结合光催化zeta电位和tch的正电荷特性，我们得出结论，在碱性条件下，两者之间的静电相互作用的增强是提高吸附和光催化效率的原因；而在酸性条件下，静电相互作用的减弱导致吸附性能的降低。此外，根据我们之前的研究表明，ph会导致活性组分发生变化。总之，该复合材料表现出优异的光催化活性在碱性条件下，而在酸性条件下的光催化活性受到一定的抑制。
[0106]
为了更清楚地分析ph对降解机理的影响，本实施例中考察了氮化碳基压电光催化剂(v-bioio3/ftcn
0.1
)在不同捕获剂条件下对不同ph值盐酸四环素溶液的降解效果，同时还研究了tch溶液降解过程中产生的活性成分(其他条件与实施例2相同)，如图12、图13所示。
[0107]
图12为本发明实施例2中氮化碳基压电光催化剂(v-bioio3/ftcn
0.1
)在不同捕获剂条件下对盐酸四环素溶液的降解效果图。由图12可知，加入的捕获剂为异丙醇(ipa，用于捕获
·
oh)、乙二胺四乙酸二钠(edta-2na，用于捕获h
+
)、四甲基哌啶醇氮氧自由基(htempo，用于捕获
·o2-)，它们在反应体系中初始浓度均为1mmol，实验结果表明，h
+
在降解过程中起最关键的作用，
·o2-也是极其重要的作用，
·
oh的影响最小。因此，该光催化剂在不同ph值的废水中具有较好的稳定性，尤其对于碱性环境更有利于tch的去除。
[0108]
图13为本发明实施例2中氮化碳基压电光催化剂(v-bioio3/ftcn
0.1
)活性成分的esr图。由图13可知，esr表征结果也证实了
·
oh和
·o2-的存在，且活性物质的浓度随着vsl辐照时间的增加而增加。
[0109]
图14为本发明实施例2中可漂浮氮化碳基压电光催化剂(v-bioio3/ftcn/ms
0.3
)在不同添加量条件下对盐酸四环素的降解效果图。由图14可知，随着光催化剂用量的增加，v-bioio3/ftcn/ms
0.3
对tch的光催化降解效率也随之提高，其光催化降解效率(4小时)从38％到70％。结合经济效益，最终，选用可漂浮氮化碳基压电光催化剂的最佳用量为320mg。
[0110]
图15为本发明实施例2中可漂浮氮化碳基压电光催化剂(v-bioio3/ftcn/ms
0.05
、v-bioio3/ftcn/ms
0.1
、v-bioio3/ftcn/ms
0.2
、v-bioio3/ftcn/ms
0.3
)对盐酸四环素的降解效果图。研究了不同v-bioio3/ftcn前驱体(即实施例1的步骤(4)中的复合物前驱体)负载量对可漂浮氮化碳基压电光催化剂去除tch的影响。由图15可知，随着v-bioio3/ftcn前驱体负载量从0.05g增加到0.3g，所得的可漂浮氮化碳基压电光催化剂对tch的去除效率先增加后降低，即最佳v-bioio3/ftcn前驱体负载量为0.1g，这是因为：当v-bioio3/ftcn前驱体负载量过高时，材料的传质效率降低，对污染物的吸附和光的传播产生影响，导致降解效率降低。最佳负载量下得到的v-bioio3/ftcn/ms
0.1
对tch表现出优异的光催化去除效率，其降解效率(4小时)达到89％，表现出良好的实际应用价值。
[0111]
实施例3：
[0112]
考察氮化碳基压电光催化剂的稳定性，包括以下步骤：
[0113]
(1)取10mg实施例1中制得的氮化碳基压电光催化剂(v-bioio3/ftcn
0.1
)、bioio3、v-bioio3、ftcn添加到50ml、浓度为10mg/l的盐酸四环素(tch)溶液中，混合均匀，于30℃、600rpm的条件下对tch进行吸附，30min后达到吸附平衡；将达到吸附平衡后的混合液置于氙灯(λ》420nm，功率为50w)下，于30℃、600rpm的条件下进行光催化反应30min，完成对tch的处理。
[0114]
(2)步骤(1)中的处理完成后，将完成降解后得到的混合液于4000rpm离心分离，去除离心所得的上清液，加入50ml、浓度为10mg/l的tch溶液，在与步骤(1)相同的条件下重复处理tch溶液，共重复5次。每次处理结束后测定氮化碳基压电光催化剂(v-bioio3/ftcn
0.1
)对tch的降解效率，结果如图17所示。
[0115]
图16为本发明实施例3中氮化碳基压电光催化剂(v-bioio3/ftcn
0.1
)、bioio3、v-bioio3和ftcn对盐酸四环素的矿化效果图。采用toc分析仪检测不同降解时间段污染物的矿化程度。这里，假设tch初始溶液中的toc为100％，测得的toc结果如图16所示。v-bioio3/ftcn
0.1
复合材料具有良好的矿化能力，在vsl辐照60min下tch的矿化效率达到68％，具有广阔的应用前景。
[0116]
图17为本发明实施例3中氮化碳基压电光催化剂(v-bioio3/ftcn
0.1
)重复处理盐酸四环素溶液对应的降解效果图。由图17可知，重复使用5次后，v-bioio3/ftcn
0.1
对tch的光降解效率从77％下降到70％，表明催化剂具有良好的重复使用性能。
[0117]
为了进一步测试材料的稳定性，使用xrd和sem对重复使用后的光催化剂进行测试，结果如图18和图19所示。
[0118]
图18为本发明实施例3中氮化碳基压电光催化剂(v-bioio3/ftcn
0.1
)重复使用前后的xrd图。经过重复使用后，表征结果与实验前的结果基本一致，没有明显的变化。xrd峰强度的略微减弱表明复合材料中v-bioio3的含量在重复使用后有小幅下降。
[0119]
图19为本发明实施例3中氮化碳基压电光催化剂(v-bioio3/ftcn
0.1
)重复使用后的sem图。由图19可知，sem测试表明，在充分使用后，材料的结构得以保留。因此，我们可以推测某些复合材料中部分异质结的损失是光催化剂活性降低的重要原因；同时，从复合材料的组成和结构分析，良好的可重复使用性可能归因于多孔ftcn管状骨架结构。综上所述，氮化碳基压电光催化剂(v-bioio3/ftcn
0.1
)复合材料具有优异的矿化抗菌tch能力和可重复使用性能，在实际应用中具有良好的应用潜力。
[0120]
图20为本发明的可漂浮氮化碳基压电光催化剂的降解机理图。由图20可知，两种半导体受光激发后，e-跃迁到导带上。由于费米能级不同，当两者接触时会产生内建电场，费米能级会发生移动直到两者相同，费米能级的移动导致能带弯曲，使v-bioio3的导带向下弯曲，ftcn的价带向上弯曲，进一步拉近了v-bioio3的导带与ftcn价带的距离。跃迁到v-bioio3导带上的e-与ftcn价带的h
+
会优先发生结合，从而v-bioio3价带上的h
+
和ftcn导带上e-便得到了保留，这种光生载流子的传输方式属于s型异质结。s型异质结能够使光生载流子有效分离，从而抑制光生载流子的复合，提高材料的光催化活性。当在vsl照射下激发时，这两种半导体都可以产生电子和空穴。在分析了两种半导体的带隙结构信息后，结合活性氧(
·o2-,
·
oh)的势能，进一步分析了材料产生活性氧的能力。根据价带和导带的位置信
息，推导出v-bioio3/ftcn产生活性组分的能力。v-bioio3和ftcn的导带边缘电位大于o2/
·o2-的电位(-0.33ev)，导致ftcn的cb上的电子参与了o2还原成
·o2-的过程。由于这两种半导体材料都可以产生
·o2-，而
·o2-是产生h2o2的重要途径，导致v-bioio3/ftcn异质结复合材料能够产生h2o2。然而，v-bioio3和ftcn的价带电位比oh-/
·
oh(2.40ev)和h2o/
·
oh(2.72ev)的价带电位低，导致它不具备直接产生
·
oh的能力。基于
·
oh不能直接产生，
·
oh在降解过程中的作用较弱，这与活性组分捕获实验的结论一致。反应方程式如下：
[0121]
v-bioio3/ftcn+vsl
→
v-bioio3/ftcn(e-/h
+
)
ꢀꢀꢀ
(1)
[0122]h+
+oh-→
·
oh
ꢀꢀꢀ
(2)
[0123][0124][0125]
·
ooh+h
+
+e-→
h2o2ꢀꢀꢀ
(5)
[0126]
h2o2+e-→
·
oh+oh-ꢀꢀꢀ
(6)
[0127][0128]
综上所述，本发明的可漂浮氮化碳基压电光催化剂具有可漂浮在污染物液面、压电性能、光生电子-空穴复合率低、光催化性能好、稳定性好等优点，是一种新型的氮化碳基光催化材料，能够广泛用于光催化去除环境中的有机污染物，有着极高的实际应用价值。
[0129]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
技术特征：1.一种可漂浮氮化碳基压电光催化剂，其特征在于，所述可漂浮氮化碳基压电光催化剂以三聚氰胺海绵为骨架，所述三聚氰胺海绵表面修饰有鱼鳞片管状氮化碳和钒掺杂碘酸氧铋；所述可漂浮氮化碳基压电光催化剂中鱼鳞片管状氮化碳的质量百分含量为70％～90％，钒掺杂碘酸氧铋的质量百分含量为5％～25％，三聚氰胺海绵的质量百分含量为5％～25％。2.根据权利要求1所述的可漂浮氮化碳基压电光催化剂，其特征在于，所述钒掺杂碘酸氧铋中钒的质量百分含量为0.2％～1％；和/或，所述钒掺杂碘酸氧铋为片状结构，所述三聚氰胺海绵为网状结构。3.一种如权利要求1或2所述的可漂浮氮化碳基压电光催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、将bi(no3)3·
5h2o、i2o5、nh4vo3溶解于水中，搅拌，得到悬浮液；s2、将步骤s1得到的悬浮液在150℃～180℃下进行反应，得到v-bioio3；s3、将三聚氰胺溶解在有机溶剂中，得到三聚氰胺溶液；将三聚硫氰酸溶解在有机溶剂中，得到三聚硫氰酸溶液；将三聚氰胺溶液和三聚硫氰酸溶液混合，得到三聚氰胺和三聚硫氰酸的混合溶液；s4、将步骤s2得到的v-bioio3和步骤s3得到的三聚氰胺和三聚硫氰酸的混合溶液混合，加入水，析出沉淀，经干燥，得到v-bioio3/ftcn前驱体；s5、将步骤s4得到的v-bioio3/ftcn前驱体与水混合，得到混合溶液，将三聚氰胺海绵浸入混合溶液中，得到混合物；s6、将步骤s5得到的混合物在450℃～550℃下煅烧，得到可漂浮氮化碳基压电光催化剂。4.根据权利要求3所述的可漂浮氮化碳基压电光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤s5中，所述v-bioio3/ftcn前驱体与三聚氰胺海绵的质量比为0.05～0.3∶0.01，所述v-bioio3/ftcn前驱体与水的比例为0.05g～0.3g∶1ml。5.根据权利要求3所述的可漂浮氮化碳基压电光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述bi(no3)3·
5h2o、i2o5与nh4vo3的摩尔比为4∶2∶0～0.2，其中nh4vo3的用量不为0。6.根据权利要求3所述的可漂浮氮化碳基压电光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述三聚氰胺和三聚硫氰酸的混合溶液中三聚氰胺与三聚硫氰酸的摩尔比为1∶1，所述三聚氰胺和三聚硫氰酸的混合溶液中三聚氰胺的浓度为0.05m；和/或，步骤s4中，所述v-bioio3与三聚氰胺的质量比为0.05～0.25∶1。7.根据权利要求3～6中任一项所述的可漂浮氮化碳基压电光催化剂的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述反应的时间为10h～24h；和/或，步骤s3中，所述混合在搅拌条件下进行，所述搅拌的温度为30℃，所述搅拌的转速为400rpm～600rpm，所述搅拌的时间为1h～4h；和/或，步骤s6中，所述煅烧在氮气气氛下进行，所述煅烧过程中的升温速率为2.3℃/min，所述煅烧的时间为2h～4h。8.一种如权利要求1或2所述的可漂浮氮化碳基压电光催化剂或权利要求3～7中任一项所述的制备方法制得的可漂浮氮化碳基压电光催化剂在去除水体中有机污染物的应用。9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，包括以下步骤：将可漂浮氮化碳基压电光
催化剂与含有机污染物水体混合，不需搅拌，在光照条件下进行光催化反应，完成对水体中有机污染物的去除。10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述可漂浮氮化碳基压电光催化剂与含有机污染物水体的比例为0.8g～3.2g∶1l，所述含有机污染物水体中有机污染物的初始浓度≤40mg/l，所述含有机污染物水体中有机污染物为抗生素和/或染料，所述抗生素为盐酸四环素，所述光催化反应的温度为25℃，所述光催化反应的时间≤240min，所述光催化反应中采用的光源为氙灯，所述氙灯的光功率为45w～50w。
技术总结本发明公开了一种可漂浮氮化碳基压电光催化剂，该可漂浮氮化碳基压电光催化剂以三聚氰胺海绵为骨架，三聚氰胺海绵表面修饰有鱼鳞片管状氮化碳和钒掺杂碘酸氧铋；可漂浮氮化碳基压电光催化剂中鱼鳞片管状氮化碳的质量百分含量为70％～90％，钒掺杂碘酸氧铋的质量百分含量为5％～25％，三聚氰胺海绵的质量百分含量为5％～25％。本发明的可漂浮氮化碳基压电光催化剂，具有可在污染物液面漂浮、压电性能、光生电子-空穴分离效率高、催化活性高、结构稳定性好、回收方便等优点，由于其能够漂浮在有机污染物溶液液面，不需要搅拌，即可快速去除水中的有机污染物，有着极高的实际应用价值。值。值。
技术研发人员：刘智峰 梁清华 何清云 童设华 邵彬彬 吴婷 潘园 张贤胜 葛霖 何苗
受保护的技术使用者：湖南大学
技术研发日：2022.05.16
技术公布日：2022/11/1
