[發(fā)明專利]一種負(fù)載型石墨相碳化氮復(fù)合材料，制備方法及其應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610002286.6
• 申請(qǐng)日: 2016-01-01
• 公開（公告）號(hào): CN105642329A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李東升;胡付超;侯東芳;喬秀清;田逢雨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 三峽大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J27/24
• 分類號(hào): B01J27/24;B01J35/10;C02F1/70;C02F101/38
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務(wù)所 42103
• 代理人: 蔣悅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米材料制備技術(shù)及環(huán)保領(lǐng)域，具體涉及一種貴金屬負(fù)載的具有循環(huán) 利用的新型復(fù)合納米催化劑及其催化對(duì)硝基苯酚還原中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

對(duì)硝基苯酚(4-NP)在工業(yè)廢水中很難處理的一種含酚類的有機(jī)污染物，對(duì)人體及 水中生物都有非常大的毒害作用。對(duì)硝基苯酚的降解已經(jīng)有報(bào)道，將對(duì)硝基苯酚還 原成對(duì)硝基苯芬是一種很好的且很具有吸引力的措施；另外一方面就是這個(gè)反應(yīng)的 產(chǎn)物4-AP的重要性特別顯著。對(duì)氨基苯酚，結(jié)構(gòu)式中含有兩個(gè)官能團(tuán)，因此既屬于 芳胺類又屬于酚類，英文名稱4-aminophenol，簡(jiǎn)稱4-AP或者PAP，分子式C₆H₇NO， 是一種很重要的化工原料。在化工、醫(yī)藥、燃料、橡膠及油品添加劑等工業(yè)領(lǐng)域都 有著很廣泛的應(yīng)用。因此，將對(duì)環(huán)境傷害較大的反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為在很多工業(yè)領(lǐng)域均很 重要的產(chǎn)物，這是十分有意義的且比較積功德的一件大事，具有不容忽視的重要意 義。

貴金屬納米顆粒在在實(shí)際應(yīng)用過程中面臨著嚴(yán)重的穩(wěn)定性問題，它們往往容易 團(tuán)聚而失活目前，一個(gè)行之有效的方法就是將貴金屬納米粒子負(fù)載在各種固相載體 上以保護(hù)它們免受團(tuán)聚。然而，使用這些常規(guī)的載體往往很難獲得高度分散和穩(wěn)定 的貴金屬納米顆粒。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種催化降解對(duì)硝基苯酚的新型復(fù)合材料及其制備方法， 并將其應(yīng)用于催化對(duì)硝基苯酚還原反應(yīng)，其制備方法合理簡(jiǎn)單，催化還原性能穩(wěn)定， 催還還原效率高效。

本發(fā)明采用酸處理石墨相碳化氮，利用高溫?zé)Y(jié)縮合形成多孔石墨相碳化氮， 然后在貴金屬鹽配置的溶液中利用紫外光還原技術(shù)，結(jié)合限域生長原理，將貴金屬 納米顆粒負(fù)載到多孔石墨相碳化氮的孔道和表面，最后得到了分散性好負(fù)載貴金屬 具有循環(huán)利用的新型復(fù)合功能納米催化劑。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)現(xiàn)采用的技術(shù)方案為：

一種負(fù)載型石墨相碳化氮復(fù)合材料，該復(fù)合材料為Ag負(fù)載石墨相碳化氮；所述 的石墨相碳化氮為多孔結(jié)構(gòu)，孔徑大小為50nm-100nm，比表面積為10m²/g～80m²/g； 所述的Ag為納米顆粒，均勻生長在石墨相碳化氮的表面及孔道里，Ag的納米顆粒 尺寸為20nm-30nm。Ag的負(fù)載量為0.5wt％～20wt％。優(yōu)選為0.5wt％，1wt％，2wt％， 4wt％，5wt％，10wt％，15wt％，20wt％。進(jìn)一步優(yōu)選為Ag的負(fù)載量為0.5wt％。

所述的復(fù)合材料還可以為Au負(fù)載石墨相碳化氮；所述的Au為納米顆粒，均勻 生長在石墨相碳化氮的表面及孔道里，Au的納米顆粒尺寸為15nm-25nm。

本發(fā)明所述的負(fù)載貴金屬的具有循環(huán)催化的新型復(fù)合功能納米催化劑的制備方 法包括一下幾個(gè)步驟：

(1)三聚氰胺溶解于一定量的去離子水中，攪拌，加熱至80℃并至其全部溶解 得2g/L～5g/L三聚氰胺溶液，然后加入濃度為20％～35wt％鹽酸，攪拌加熱時(shí)間為 5h～8h，直至析出白色固體，將白色固體在80℃下干燥12h后研磨，得到白色粉末；

(2)將步驟(1)中得到的白色粉末置于坩堝中，以10℃/min～20℃/min的升溫 速率升溫至300-600℃，并保溫1-4h，自然冷卻直室溫，最后得到黃色薄片狀多孔 的石墨相碳化氮(mpg-C₃N₄)粉末；

(3)將步驟(2)得到的多孔的石墨相碳化氮粉末加入到去離子水與乙醇體積為 1：5～1：10的混合溶液中，加入0.5ml～2ml的濃度為10mg/L的硝酸銀溶液，超 聲分散30min～60min，利用功率為300W的汞燈利用紫外光還原得到黑色的混合液 體，得到的混合液產(chǎn)物經(jīng)3000r/min～10000r/min離心分離后，依次采用蒸餾水和無 水乙醇分別洗滌三次，得到的脫色劑產(chǎn)物在30℃～100℃干燥溫度即可得到Ag負(fù) 載石墨相碳化氮復(fù)合材料。

上述步驟(2)中，以15℃/min的升溫速率升溫至500℃，并保溫2h，自然冷卻 直室溫，最后得到黃色薄片狀多孔的石墨相碳化氮(mpg-C₃N₄)粉末。