[發明專利]木質素磺酸鈉修飾的g-C3

有效

• 申請號: 202010112761.1
• 申請日: 2020-02-24
• 公開（公告）號: CN111282548B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 張云霞;顧悅;張海民;汪國忠;趙惠軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;李闖

本發明公開了一種木質素磺酸鈉修飾的g?C₃N₄/木炭凝膠復合材料的制備方法及應用，該制備方法是將天然木材切割成木材片，并置于NaOH和Na₂SO₃的混合溶液中處理6小時，再用H₂O₂處理3小時，得到主要成分為纖維素的木材凝膠；將所述木材凝膠浸漬于飽和尿素溶液中，冷凍干燥，再以550℃煅燒2小時，得到g?C₃N₄/木炭凝膠；采用木質素磺酸鈉進行修飾，從而得到木質素磺酸鈉修飾的g?C₃N₄/木炭凝膠復合材料。該木質素磺酸鈉修飾的g?C₃N₄/木炭凝膠復合材料不僅吸附能力強、傳質速率快，能夠對水體中的鉛、鎘、銅離子進行快速、高效和多次去除，而且制備簡單、分離回收方便。

技術領域

本發明涉及水體污染物去除技術領域，尤其涉及一種木質素磺酸鈉修飾的g-C₃N₄/木炭凝膠復合材料的制備方法及應用。

背景技術

環境中的重金屬污染主要來自于金屬礦山的開采、金屬冶煉、金屬加工、金屬化合物的制造、重油燃燒冶煉、焚燒垃圾以及農藥、化肥等方面。重金屬進入水環境的途徑主要有大氣沉降、表面侵蝕、市政和工業污水排放、采礦、殘渣堆積、未開采礦物的沉積等。重金屬產生毒性效應的濃度范圍低，一般在1～10mg/L，毒性較強的重金屬則在0.001～0.01mg/L左右。銅可以影響生長發育，汞、鎘等重金屬在農作物中殘留，通過食物鏈在動物和人體內累積并引起中毒。目前，在各種水體重金屬去除技術中，吸附是最有前景的去除手段之一。

木材產量豐富、價格便宜、可再生、生物降解和生物相容性好。天然木材在材料方面也非常吸引人，例如它具有優異的親水性，固有豐富的介孔結構，具有用于水和離子傳輸的排列微通道。將木材在隔絕空氣條件下經600～900℃高溫炭化得到的活性炭吸附劑已廣泛應用到人們的日常生活中。目前對木材的利用主要是以造孔的方式提高其比表面積，進而提高其物理吸附能力。然而在造孔過程中，高溫煅燒會使木材表面豐富的官能團丟失，這限制了其化學吸附能力，使其吸附能力(以活性炭為例)遠遠小于其他粉體納米材料。因此急需對現有的木材處理方式進行改進，以解決上述技術缺陷。

發明內容

針對現有技術中的上述不足之處，本發明提供了一種木質素磺酸鈉修飾的g-C₃N₄/木炭凝膠復合材料的制備方法及應用，所制備的木質素磺酸鈉修飾的g-C₃N₄/木炭凝膠復合材料不僅吸附能力強、傳質速率快，能夠對水體中的鉛、鎘、銅離子進行快速、高效和多次去除，而且制備簡單、分離回收方便。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種木質素磺酸鈉修飾的g-C₃N₄/木炭凝膠復合材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1、將天然木材切割成木材片，并置于2.5mol/L NaOH和0.4mol/L Na₂SO₃的混合溶液中，100℃條件下處理6小時，再浸漬在2.5mol/L的H₂O₂溶液中，100℃條件下處理3小時，然后進行清洗，從而得到主要成分為纖維素的木材凝膠；

步驟2、將所述木材凝膠置于飽和尿素溶液中，60℃浸漬24小時，再進行冷凍干燥，從而得到尿素/木材凝膠的復合物；然后在氮氣中將所述尿素/木材凝膠的復合物，以550℃煅燒2小時，從而得到g-C₃N₄/木炭凝膠；