[發(fā)明專利]用于光催化降解的分級多孔g-C3

有效

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• 申請日: 2020-05-06
• 公開（公告）號: CN111389448B
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發(fā)明（設計）人: 段濤;孟旗;陳怡志;葛慧琳;吳林珍
• 申請（專利權）人: 西南科技大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;C02F1/30;C02F101/38
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理有限公司 11369
• 代理人: 張忠慶

本發(fā)明公開了一種用于光催化降解的分級多孔g?C₃N₄@木頭復合材料的制備方法，包括：選取廢棄天然木材，去除表面污染物后被切割成木條；將木條反復洗滌，并在酸性或堿性溶液中攪拌浸泡，然后干燥得到木條前驅體；將木條前驅體在含氮前驅體溶液中攪拌浸泡，然后將其取出干燥；并重復浸泡和干燥過程，直到木條前驅體的表面均勻地附著白色顆粒；將步驟三中得到的表面均勻地附著白色顆粒的木條前驅體進行預碳化，然后進行最終碳化，冷卻至室溫，取出固體，即是用于光催化降解的分級多孔g?C₃N₄@木頭復合材料。本發(fā)明的g?C₃N₄@木頭復合材料對亞甲基藍的光降解效率高，且在5次循環(huán)使用后其效率仍能達到80％以上。

技術領域

本發(fā)明涉及一種復合材料的制備方法，具體涉及一種用于光催化降解的分級多孔g-C₃N₄@木頭復合材料的制備方法。

背景技術

自下而向上制備具有有序分級多孔結構的功能材料，并能達到相應的應用規(guī)模，是材料科學和工程領域面臨的重大挑戰(zhàn)之一。在厘米級尺寸范圍內，基于自組裝工藝的制造方法取得了長足的進步。然而，在微納米尺度上開發(fā)具有有序孔結構的材料仍然是一項艱巨的任務。幸運的是，天然木材已經被證明具有微納米尺度的多層多孔結構，非常適合通過表面改性或功能化來進行微納米技術加工。從這一優(yōu)勢地位出發(fā)，通過化學改性，木材可以進一步發(fā)展成為功能材料，擴大其應用領域。

g-C₃N₄是一種典型的聚合物半導體，其結構中的C、N原子以sp²雜化形成高度離域的π共軛體系。其具有可見光相應、可調的帶隙寬度、制備成本低、環(huán)境友好等特點。如果將木材與g-C₃N₄進行化學結合，同時保持木材天然有序的孔結構，將是一種可以用于污水處理的明星材料。它具有如下幾點獨特的優(yōu)勢：(1)木結構與人工有序結構相比，孔徑分布更廣，有序度范圍更大，制造成本更低，結構和機械強度更穩(wěn)定；(2)大的比表面積和有序多孔結構降低光催化降解第一階段吸附污染物的時間，提高了整體光催化效率； (3)連續(xù)的快速吸附行為為光催化降解第二階段提供了連續(xù)的工作機會，進一步提高了光催化效率，并提高了樣品的循環(huán)使用次數；(4)g-C₃N₄具有可見光響應，則無需復雜的化學處理就可以直接作為光催化活性中心。

基于上述啟示，本發(fā)明采用相對簡單的方法制備了具有微納米有序互連分級多孔結構的g-C₃N₄@木頭復合材料，其中g-C₃N₄均勻分布在木材的內外表面。本發(fā)明為利用木材天然結構制備吸附、光催化、環(huán)境修復等功能集成材料奠定了基礎。

發(fā)明內容

本發(fā)明的一個目的是解決至少上述問題和/或缺陷，并提供至少后面將說明的優(yōu)點。

為了實現根據本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點，提供了一種用于光催化降解的分級多孔g-C₃N₄@木頭復合材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、選取廢棄天然木材，去除表面污染物后被切割成木條；

步驟二、將木條反復洗滌，并在酸性或堿性溶液中攪拌浸泡，然后干燥得到木條前驅體；

步驟三、將木條前驅體在含氮前驅體溶液中攪拌浸泡，然后將其取出干燥；并重復浸泡和干燥過程3～5次，直到木條前驅體的表面均勻地附著白色顆粒；

步驟四、將步驟三中得到的表面均勻地附著白色顆粒的木條前驅體進行預碳化，然后進行最終碳化，冷卻至室溫，取出固體，即是用于光催化降解的分級多孔g-C₃N₄@木頭復合材料。