[發(fā)明專利]一種通過原位工藝制備凹凸棒土/石墨相氮化碳-納米鉑/聚苯胺復合材料的方法

有效

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• 申請日: 2018-02-06
• 公開（公告）號: CN108452778B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發(fā)明（設計）人: 張莉莉;許永帥;殷竟洲;程志鵬;仲慧;周守勇;趙宜江;付永勝;汪信
• 申請（專利權）人: 淮陰師范學院
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/30;B01J31/28;C02F1/30;C02F1/28;C02F101/34;C02F101/38
• 代理公司: 南京正聯(lián)知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 鄧唯

本發(fā)明涉及具有高可見光催化活性和吸附特性的凹凸棒土/石墨相氮化碳?納米鉑/聚苯胺復合材料的原位制備方法。通過接枝、原位包覆工藝，制備石墨相氮化碳薄層包覆的凹土材料（ATP/g?C₃N₄），再用原位還原法將納米鉑負載于ATP/g?C₃N₄的層間及表面，獲得ATP/g?C₃N₄?Pt復合材料，最后利用納米鉑引發(fā)苯胺單體原位聚合，獲得凹凸棒土/石墨相氮化碳?納米鉑/聚苯胺復合材料（ATP/g?C₃N₄?Pt/PANI）。該復合材料由于組分間存在化學鍵合作用實現(xiàn)牢固負載，組分間協(xié)同作用得以充分發(fā)揮，且分散性好，使該材料具有優(yōu)異的吸附性能和光催化特性，在水污染治理及相關領域具有較好的應用前景和經濟效益。

技術領域

本發(fā)明屬于復合功能材料領域，尤其涉及一種具有高可見光催化活性和吸附特性的凹凸棒土/石墨相氮化碳-納米鉑/聚苯胺（ATP/g-C₃N₄-Pt/PANI）復合材料的原位制備方法。

背景技術

目前人類面臨煤、石油等能源日趨枯竭的危機，尋求更經濟高效的污染控制技術是目前環(huán)境領域的重要課題。半導體光催化技術因其具有能夠直接利用太陽能作為激發(fā)光源來驅動反應、氧化能力強、反應條件溫和以及無二次污染等特性，被認為是最具有廣闊應用前景的技術之一。目前，廣泛使用的催化劑如TiO₂等，存在明顯局限，如寬帶隙使得太陽光的利用率低、光生電子-空穴對的復合率高，因此，尋找更高效，對可見光響應更廣泛的光催化劑成為全世界光催化劑研究人員關注的重點。Wang等在2009年首次報道了新型非金屬半導體材料類石墨相氮化碳（g-C₃N₄）因其具有可見光響應（禁帶寬度E_g為2.7eV）、制備工藝簡單、原料便宜易得，環(huán)境友好、光催化活性高等特點，可以在可見光下催化降解污染物、分解水制氫制氧及有機合成，這一發(fā)現(xiàn)使得g-C₃N₄迅速成為光催化領域的研究熱點。然而單純的g-C₃N₄由于顆粒尺寸大，比表面積小，在載流子運輸過程中光生電子和空穴極易復合，導致其光催化性能受到了一定限制。通過貴金屬（如：Au、Ag、Pt等）沉積，使得光催化劑的表面性質發(fā)生改變進而改善其光催化性能。BoChai等采用光分解沉積和焙燒制備了Au/Pt/g-C₃N₄,復合材料，其在可見光下對鹽酸四環(huán)素的降解率達93%，這是通過提高g-C₃N₄所產生的光生載流子的分離效率來提高光催化性能，但其比表面和循環(huán)性能需進一步提高。

凹凸棒石黏土(Attapulgite)簡稱凹土，是一種層鏈狀晶體結構的鎂鋁硅酸鹽粘土礦物，具有獨特的纖維狀晶體結構和發(fā)達的內外比表面積，其化學穩(wěn)定性好、吸附能力強使之可以作為優(yōu)良的催化劑載體。由于其表面富含羥基和明顯的負電性，因此以其為載體通過原位接枝工藝，將g-C₃N₄薄層通過化學鍵合作用牢固負載與其表面，將大幅度提高g-C₃N₄的比表面積；同時由于形成g-C₃N₄薄層，將縮短電子-空穴的擴散距離，提高光生載流子的密度。

為進一步提高的光電子效率，復合導電聚合物是一種重要的研究思路。在眾多的導電聚合物中，聚苯胺( PANI) 因其具有較高的電導率、可見光吸收系數(shù)和良好的載流子遷移率且價格便宜、合成工藝簡單、化學及環(huán)境穩(wěn)定性好等特點，有望在光催化、傳感和太陽能轉換等各領域得到了更加廣泛的研究和開發(fā), 成為目前最有希望獲得實際應用的導電聚合物。將PANI和g-C₃N₄復合，可以明顯增強材料的光催化性能。但聚苯胺的傳統(tǒng)合成方法為氧化聚合法，副反應多，組成不確定。

發(fā)明內容