【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于材料化学，具体涉及一种具有有序相结构的氮化碳基光电极的制备方法及其应用。
技术介绍
1、氮化碳兼具较强的可见光吸收能力(可以达到460nm)，光化学稳定，廉价易制备，适宜的氧化和还原电位等优点被广泛的应用于光催化污染物降解、光电生物传感和太阳能燃料转化等领域的研究。在光电化学生物传感当中，光生载流子的分离和转移对于传感起着非常重要的作用，不同的电荷转移途径能够带来丰富的传感信号变化，提升检测选择性和灵敏度。理论上，基于异质结构建的内建电场，不同半导体之间通过层层组装以及调变组装顺序，可定向调节电子或空穴的传输方向，构建丰富的电荷转移途径。因此，构建具有不同顺序的有序相结构的氮化碳基光电极是促进光电化学传感的关键。便宜、稳定等特点在人工光合成到光电传感等领域中引起了大家极大的兴趣。然而，构建具有不同顺序的有序相界面和电荷迁移方向可控的氮化碳基光电极仍然具有挑战性，这可能是由于传统电炉原位热冷凝前驱体挥发的热力学限制，以及通过滴涂法、刮刀法等常见沉积技术导致的晶界效应导致大块氮化碳在基底电极上的弱粘附等，这些方法无法实现交替组装氮化碳基光电极。因此，开发一种具有有序相结构的氮化碳基光电极的制备方法具有重要意义。
技术实现思路
1、专利技术目的：针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种具有有序相结构的氮化碳基光电极，本专利技术的方法可以制备出具有不同顺序的有序相结构的氮化碳基光电极，本专利技术通过电化学方法有效解决了均匀且与基底接触紧密的氮化碳基光电极难以制备的问题，并为
2、本专利技术还提供所述具有有序相结构的氮化碳基光电极的制备方法所制备的氮化碳基光电极及其应用。
3、技术方案：为了实现上述目的，本专利技术所述一种具有有序相结构的氮化碳基光电极的制备方法，包括如下步骤：
4、(1)将体相氮化碳材料置于有机溶剂中超声分散，离心取上清液得到氮化碳分散液；
5、(2)将步骤(1)中所得氮化碳分散液用酸进行质子化后，通过电泳沉积的方法沉积到基底电极上；
6、(3)将步骤(2)所得电极煅烧后，采用电化学沉积的方法在电极表面沉积碘酸铋，并煅烧后，得到具有氮化碳-碘酸铋有序相结构的光电极；
7、(4)或者调整步骤(2)和步骤(3)中电泳沉积和电化学沉积的顺序，先采用电化学沉积的方法在电极表面沉积碘酸铋，再进行煅烧；氮化碳分散液用氢碘酸进行质子化后，通过电泳沉积的方法沉积到上述煅烧后的电极上，再进行煅烧得到具有不同有序相结构的光电极。
8、其中，步骤(1)中所述氮化碳材料为g-c3n4或者c3n2。
9、其中，步骤(1)中所述有机溶剂包括丙酮、异丙醇、乙醇或者1,3-丁二醇中任意一种。
10、其中，步骤(2)中所述酸为氢碘酸、稀盐酸或者稀硫酸。作为优选为氢碘酸。
11、其中，步骤(2)中所述电泳沉积的电源为直流电源，电压为5v-150v，沉积时间为0.5分钟-120分钟。
12、其中，步骤(2)中所述基底电极为氟掺杂的氧化铟锡(fto)电极。
13、其中，步骤(3)中所述煅烧为以2℃/分钟-20℃/分钟的速率升温至150℃-350℃，并保持0.5小时-5小时。
14、其中，步骤(3)中所述电化学沉积是通过计时电流法或者循环伏安法进行，电位为-1v-0v，沉积时间为0.5分钟-30分钟。
15、其中，所述氮化碳、氢碘酸、碘酸铋的比例通过沉积时间控制。
16、本专利技术所述的具有有序相结构的氮化碳基光电极的制备方法所制备的氮化碳基光电极。
17、本专利技术所述的氮化碳基光电极在制备光电化学传感器中的应用。
18、本专利技术所述的具有有序相结构的氮化碳基光电极的制备方法通过制备具有不同的有序相结构的氮化碳基光电极，在实现氮化碳材料光电化学生物传感的电荷迁移方向的调控中的应用。
19、进一步地，本专利技术的制备范范可以制备多层结构，比如cn-bioi-cn-bioi，可以改变光电流以及对目标物的响应方式，进一步实现了氮化碳材料电荷迁移方向的调控。
20、本专利技术提出了一种全新的具有有序相结构的氮化碳基光电极的制备方法，将体相氮化碳材料置于有机溶剂中超声分散，离心取上清液得到氮化碳分散液；用氢碘酸将氮化碳质子化，通过电泳沉积的方法将氮化碳沉积到基底电极上；通过电化学沉积的方法在所得电极上沉积碘酸铋，得到具有氮化碳-碘酸铋有序相结构的光电极；调整上述两种材料的沉积顺序可以获得具有顺序有序相结构的碘酸铋-氮化碳光电极。上述具有有序相结构的氮化碳基光电极的制备方法操作简单，制备得到的是具有不同有序相结构的氮化碳基光电极，可以有效应用于光电化学传感等领域，有利于光电传感中相界面和电子转移的研究。
21、本专利技术基于ii型异质结和z型异质结的原理，通过调整具有不同能级结构的光电材料的组装顺序，构建了不同的异质结构，实现了相界面和电荷迁移方向的调控。虽然在能源领域已经有文献报道过具有有序相结构的光电极的制备，但是其主要目的在于实现电荷分离效率的最大化，从而获得最大的能量转换效率。但是从信号传导的角度而言，最重要的是如何利用检测目标物与光生电荷产生相互作用，进而引起信号的变化。因为不同的电荷迁移方向，将会使电荷和检测目标物之间发生不同的相互作用，产生不同的信号变化，所以调控电荷迁移方向是丰富光电化学传感的一个重要手段。本专利技术在实现相界面和电荷迁移方向调控的基础上，发展了一种新的光电传感模式，使得传感灵敏度和选择性得到大幅度的提升。
22、本专利技术重点是通过制备具有不同的有序相结构的氮化碳基光电极，实现了电荷迁移方向的调控，并在此基础上发展了一种具有高灵敏度和选择性的光电传感模式。在电极制备方面，相对于传统的电炉原位热冷凝前驱体法或者滴涂法、刮刀法等，本专利技术克服了传统方法中的热力学限制和晶界效应，实现了在温和条件下即可制备出具有均匀、致密、具有有序相结构的光电极。在光电生物传感方面，传统的光电化学生物传感具有选择性高的优点，但是其检测过程需要经历复杂的生物反应步骤，且应用条件苛刻，对环境、温度等要求较高，而本专利技术通过调控电荷迁移方向即可实现检测目标物的高灵敏度、高选择性检测。
23、有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：
24、本专利技术提出了一种具有有序相结构的氮化碳基光电极的制备方法，其制备过程基于温和的电泳沉积和电化学沉积方法，不受热力学和晶界效应的限制，具有沉积时间短、基底形状限制少、沉积设备简单、易于放大等优点，所制备的具有不同顺序的有序相结构的氮化碳基光电极均匀且致密，且实现了电荷转移途径的调控，并在此基础上发展了一种具有高灵敏度和高选择性的光电传感模式，本专利技术制备的材料具有较高的灵敏度，更为重要是具有非常好的选择性，而目前的氮化碳在无生物修饰条件下是没有选择性的。
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1.一种具有有序相结构的氮化碳基光电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1具有有序相结构的氮化碳基光电极的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述氮化碳材料为g-C3N4或者C3N2。
3.根据权利要求1具有有序相结构的氮化碳基光电极的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述有机溶剂优选包括丙酮、异丙醇、乙醇或者1,3-丁二醇中任意一种。
4.根据权利要求1具有有序相结构的氮化碳基光电极的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述酸为氢碘酸、稀盐酸或者稀硫酸。
5.根据权利要求1具有有序相结构的氮化碳基光电极的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述电泳沉积的电源为直流电源，电压为5V-150V，沉积时间为0.5分钟-120分钟。
6.根据权利要求1具有有序相结构的氮化碳基光电极的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述基底电极为氟掺杂的氧化铟锡(FTO)电极。
7.根据权利要求1具有有序相结构的氮化碳基光电极的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述煅烧为以2℃/分钟-20℃/分钟的速率升温至150
8.一种权利要求1所述的具有有序相结构的氮化碳基光电极的制备方法所制备的氮化碳基光电极。
9.一种权利要求8所述的氮化碳基光电极在制备光电化学传感器中的应用。
10.一种权利要求1所述的具有有序相结构的氮化碳基光电极的制备方法在实现氮化碳基光电化学生物传感的电荷迁移方向的调控中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种具有有序相结构的氮化碳基光电极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1具有有序相结构的氮化碳基光电极的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述氮化碳材料为g-c3n4或者c3n2。
3.根据权利要求1具有有序相结构的氮化碳基光电极的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述有机溶剂优选包括丙酮、异丙醇、乙醇或者1,3-丁二醇中任意一种。
4.根据权利要求1具有有序相结构的氮化碳基光电极的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述酸为氢碘酸、稀盐酸或者稀硫酸。
5.根据权利要求1具有有序相结构的氮化碳基光电极的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述电泳沉积的电源为直流电源，电压为5v-150v，沉积时间为0.5分钟-120分钟。
6.根据权利要求1具有有...
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