[發明專利]一種表面自清潔型氮化碳類芬頓-光催化納濾膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201910018979.8
• 申請日: 2019-01-09
• 公開（公告）號: CN109569311B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 安曉強;蘭華春;王峰;劉銳平;劉會娟;曲久輝
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B01D69/02
• 分類號: B01D69/02;B01D69/10;B01D71/02;B01D67/00;C02F1/44;C02F1/30;C02F1/72
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢;吳愛琴

1.一種表面自清潔型氮化碳類芬頓-光催化納濾膜，由石墨相氮化碳成膜材料及所述石墨相氮化碳成膜材料表面負載的類芬頓催化劑組成；

制備所述表面自清潔型氮化碳類芬頓-光催化納濾膜的方法，包括：

1）采用含氮化合物作為含氮前驅體，制備石墨相氮化碳；

2）由步驟1）所得石墨相氮化碳制備氮化碳溶膠制膜液；

3）將步驟2）得到的氮化碳溶膠制膜液與含有類芬頓活性金屬離子的前驅體溶液混合，在氮化碳光催化劑表面負載類芬頓催化劑，得到含有氮化碳和類芬頓催化劑的混合制膜液；

或3’）先由含有類芬頓活性金屬離子的前驅體制備類芬頓催化劑，然后將步驟2）得到的氮化碳溶膠制膜液與所述類芬頓催化劑混合，得到含有氮化碳和類芬頓催化劑的混合制膜液；

4）制備表面自清潔型氮化碳類芬頓-光催化納濾膜；

步驟2）中，由步驟1）所得石墨相氮化碳制備氮化碳溶膠制膜液的操作為如下a）或b）：

a）通過超聲液相剝離得到氮化碳納米片，再借助高速離心對所剝離的氮化碳納米片的尺寸加以篩選，獲得分散性良好的氮化碳溶膠作為制膜液；

b）將步驟1）所得石墨相氮化碳在酸或堿溶液中處理，通過分子裁剪作用和高速離心獲得分散性良好的氮化碳溶膠作為制膜液。

2.制備權利要求1所述的表面自清潔型氮化碳類芬頓-光催化納濾膜的方法，包括：

1）采用含氮化合物作為含氮前驅體，制備石墨相氮化碳；

2）由步驟1）所得石墨相氮化碳制備氮化碳溶膠制膜液；

3）將步驟2）得到的氮化碳溶膠制膜液與含有類芬頓活性金屬離子的前驅體溶液混合，在氮化碳光催化劑表面負載類芬頓催化劑，得到含有氮化碳和類芬頓催化劑的混合制膜液；

或3’）先由含有類芬頓活性金屬離子的前驅體制備類芬頓催化劑，然后將步驟2）得到的氮化碳溶膠制膜液與所述類芬頓催化劑混合，得到含有氮化碳和類芬頓催化劑的混合制膜液；

4）制備表面自清潔型氮化碳類芬頓-光催化納濾膜；

步驟2）中，由步驟1）所得石墨相氮化碳制備氮化碳溶膠制膜液的操作為如下a）或b）：

a）通過超聲液相剝離得到氮化碳納米片，再借助高速離心對所剝離的氮化碳納米片的尺寸加以篩選，獲得分散性良好的氮化碳溶膠作為制膜液；

b）將步驟1）所得石墨相氮化碳在酸或堿溶液中處理，通過分子裁剪作用和高速離心獲得分散性良好的氮化碳溶膠作為制膜液。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于：步驟1）中，所述含氮化合物為：單氰胺、雙氰胺、三聚氰胺、尿素、硫脲、六次甲基四胺中的一種或幾種；

以所述含氮化合物為前驅體，采用高溫熱聚合或溶解熱合成制備石墨相氮化碳。

4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于：步驟3）中，所述類芬頓催化劑為：具有類芬頓活性的金屬、所述金屬的氧化物、氫氧化物、有機絡合物；

其中，所述具有類芬頓活性的金屬為：鐵、錳、銅、鈷、鎳中的一種或幾種。

5.根據權利要求2所述的方法，其特征在于：步驟4）中，以高分子或陶瓷微濾膜為支撐基底，利用過濾器在負壓條件下對所述混合制膜液進行抽濾，得到表面自清潔型氮化碳類芬頓-光催化納濾膜。

6.權利要求1所述的表面自清潔型氮化碳類芬頓-光催化納濾膜在水處理中的應用。

7.一種利用權利要求1所述的表面自清潔型氮化碳類芬頓-光催化納濾膜進行水處理的方法，包括：在光照條件下，使待處理水體和H₂O₂溶液混合后通過所述表面自清潔型氮化碳類芬頓-光催化納濾膜，即可。

8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于：所述光照條件包括紫外光源、模擬或實際太陽光。