[發明專利]用廢棉制備摻銀軟碳-氮化碳-TiO2

有效

• 申請號: 202011116636.4
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112156805B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 張輝;谷豪帥;李雯君;張雅寧;郭曉玲;宋慶文;李青山
• 申請（專利權）人: 西安工程大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;B01J21/06;B01J21/18;B01J37/10;B01J35/10;C02F1/30;D01F9/16;C02F101/30;C02F101/36;C02F101/38
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 弓長

本發明公開的一種用廢棉制備摻銀軟碳?氮化碳?TiO₂復合材料的方法，以廢棄棉為原材料，在氮氛條件下將其煅燒成軟碳，再將Ag鑲嵌在軟碳的微孔中，防止其長大變形。采用季銨鹽插層輔助研磨的方法，將g?C₃N₄顆粒研磨成少層g?C₃N₄納米片，并在聚乙烯吡咯烷酮的異丙醇溶液中進行超聲振蕩處理，剝離出單層g?C₃N₄納米片。然后在振動砸擊式研磨機中將單層g?C₃N₄納米片和鈦酸異丙酯進行混合研磨，最后將其與摻雜銀量子點的軟碳一起進行水熱負載，以提高軟碳、銀、納米石墨相氮化碳和二氧化鈦的光催化性能。

技術領域

本發明屬于紡織工程技術領域，具體涉及一種利用廢棄棉纖維制備摻銀軟碳-氮化碳-TiO₂復合材料的方法。

背景技術

TiO₂是目前使用最為廣泛的催化劑，廉價無毒，低成本，具有良好的光穩定性和化學穩定性，對紫外線的吸收率比較高，小于387nm的紫外線就能激發生成電子–空穴對，禁帶寬度較大。較金紅石和板鈦礦型TiO₂，銳鈦礦TiO₂的氧化還原能力相對較強，光催化活性較高，對有機污染物有很強的吸附作用。

石墨相氮化碳(g-C₃N₄)是一種不含有金屬成分的聚合物半導體材料。成本低廉，無毒，熱穩定性和化學穩定性良好，帶隙適中，具有可見光響應和適當的電子能帶結構，是制備光催化劑的理想材料，光催化降解污染物性能要優于其他金屬氧化物窄帶隙材料。

棉纖維素的分子鏈中，每個葡萄糖基環上有三個活潑的羥基，這些羥基締合成分子鏈內和分子鏈間的氫鍵。分子鏈間存在著分子間作用力，但是其作用力遠小于氫鍵，因此氫鍵的破壞和重生對于棉纖維的改性，包括物理和化學性能都有很大的影響。堿處理棉纖維是棉纖維化學改性方法中最為簡單也是最為成熟的改性工藝。主要是將棉纖維放置在強堿溶液中進行溶脹，處理后獲得堿纖維素，堿纖維素再通過酸進行中和，降低了棉纖維的結晶度。改性后的棉纖維在物理性能方面有了一定性能的提高。

棉纖維可經過一定溫度煅燒成軟碳和硬碳。硬碳難以被石墨化，是高分子聚合物的熱分解，不符合本專利的實驗需求。軟碳為中空結構，且表面有很多孔徑較小的小孔，能夠很好的將更小的物質鑲嵌在其中而不使其長大變形，且具有很大的比表面積和吸附容量。

Ag是一種較為便宜與來源廣泛的材料，具有優異的導電性能和較強的電子捕獲能力，將Ag沉積在軟碳上能夠改善其光催化性能，提高降解和吸附能力。

研究表明，采用水熱、煅燒和微波加熱等方法可以在g-C₃N₄和TiO₂之間建立Z型或II型異質結，光生電子從g-C₃N₄的導帶通過Z型載流子運輸轉移到TiO₂的價帶，隨后氧化和還原過程分別在TiO₂的價帶和g-C₃N₄的導帶上同時進行，由于這兩個過程分別在催化劑的不同位置進行，因此大大提高了光催化效率。然而，目前有關使用廢棄棉纖維制備摻雜銀量子點碳/g-C₃N₄/TiO₂光催化復合材料的相關技術還未見報道。

發明內容