[發明專利]改性石墨相碳化氮及其制備方法、處置溴代阻燃劑的方法

有效

• 申請號: 202110065537.6
• 申請日: 2021-01-18
• 公開（公告）號: CN112844434B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 蘇貴金;吳明鴿;李倩倩;孫博華
• 申請（專利權）人: 中國科學院生態環境研究中心
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;B01J37/08;C01B21/082;A62D3/17;C02F1/30;C02F101/30;C02F101/34;C02F101/36;A62D101/20;A62D101/22;A62D101/28
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

本發明公開了一種改性石墨相碳化氮及其制備方法、在可見光驅動下，催化處置溴代阻燃劑的方法。根據本發明的實施例，該改性石墨相碳化氮，為一維中空棒狀結構；并且，該改性石墨相碳化氮上負載有貴金屬。該改性石墨相碳化氮的長度為1.09～2.18μm、直徑為240～430nm，殼厚為45～90nm。使用本發明實施例提供的改性石墨相碳化氮可見光催化降解溴代阻燃劑的速率大于負載同樣貴金屬的塊狀石墨相碳化氮和介孔石墨相碳化氮對溴代阻燃劑的可見光催化降解速率，可以解決現有技術中溴代阻燃劑處置困難的問題。

技術領域

本發明屬于污染物處置技術領域，尤其是涉及一種改性石墨相碳化氮及其制備方法、在可見光驅動下催化處置溴代阻燃劑的方法。

背景技術

溴代阻燃劑因具有用量低，阻燃效果好、對材料物理性能影響小等特點，而被廣泛應用。在產品的生產、應用和處置過程中，導致了溴代阻燃劑向土壤、水、沉積物等環境介質中的大量排放。同時也在魚類、鳥類等生物甚至是人體中廣泛檢測到了溴代阻燃劑的存在(M.Wu,Y.Zhao.,et al.,Science of The Total Environment,2019,668,1200-1212；Garcia Lopez,M.,Driffield,M.,Chemosphere,2018,197,709-715.)。六溴環十二烷、多溴聯苯醚中的BDE-47和BDE-209等廣泛使用的溴代阻燃劑均被納入到了斯德哥爾摩共約的持久性有機污染物中，它們具有持久性、難降解性、長距離遷移性、生物富集性和高毒性，對生態環境系統和人類健康存在潛在危害。此外，同樣廣泛使用的溴代阻燃劑四溴雙酚A雖然不是持久性有機污染物，但也在2A類致癌物清單中。因此，對溴代阻燃劑的控制削減至關重要。采用何種物質對溴代阻燃劑進行處理以及如何處置溴代阻燃劑是亟待解決的問題。

微生物對溴代阻燃劑的轉化半衰期高達數月。基于功能納米材料催化降解溴代阻燃劑可以顯著提高對溴代阻燃劑的處置效率。然而，已報道的零價納米鐵和硫代零價納米鐵等功能納米材料對溴代阻燃劑的催化降解效率仍有待進一步改善(半衰期為8～24h)，降解產物也仍以存在潛在毒性的含溴大分子為主(D.Li.,X.F.,et al.,Article.WaterRes.,2017,121,140-149.)。基于功能納米材料的可見光催化降解，由于節能、高效等特點，在清潔能源生產和污染物催化處置等領域已引起了廣泛關注。石墨相碳化氮(g-C₃N₄)由于具有可見光響應、不含金屬元素，成本低和化學穩定性高等優勢，應用前景廣泛。然而由于比表面積較低、光生電子和空穴復合速度快等缺點，導致其可見光催化活性較低。但是，在g-C₃N₄上負載Pd、Pt和Ph等貴金屬被廣泛證明可以顯著增強光催化析氫，光催化還原CO₂制備甲醇等的性能。此外，對g-C₃N₄進行形貌改善將有助于進一步提高其光催化活性。特別是模擬參與自然光合作用的類囊體的中空結構，不僅可以優化光的捕獲和分布，而且可以促進氧化和還原物種的分離，因此在光化學應用中顯示出良好的前景(J.H.Sun.,J.S.Zhang.,et al.,J.Nature Communications,2012,3,1-4.)。另有研究表明，將不規則結構轉化為一維結構的形態工程對提高太陽能的利用具有重要意義。Pihosh等人報道當在極薄的BiVO₄上復合高長徑比的WO₃納米棒時，光生電子和空穴的高效生成、分離和轉移可以被同時實現，最終獲得高達8.1％的太陽能向氫能的轉化效率(Pihosh Y.,Turkevych I.,et al.,Sci Rep,2015,5:11141.)。然而，兼具一維棒狀和中空結構的材料通常因為存在高曲率，表面涂層不易控制且殘留應力較大等問題，設計和制備面臨著挑戰(L.Yu.,H.Hu.,etal.,Adv Mater,2017,29)。而目前也鮮有一維中空棒狀石墨相碳化氮功能材料的制備及相關應用的報道。因此，制備出貴金屬負載的、一維中空棒狀結構的改性石墨相碳化氮，開發在可見光驅動下，高效催化處置溴代阻燃劑的方法具有重要意義。

發明內容

(一)要解決的技術問題