[发明专利]一种固载石墨相氮化碳功能性竹材及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于竹材领域，具体涉及一种固载石墨相氮化碳功能性竹材及其制备方法。

背景技术

由于竹子生长快、产量高、成材早，且竹材强度高、韧性好、硬度大，其主要的力学性能可与硬阔叶树材相媲美，作为工程结构材料具有广阔的开发应用前景。因此被誉为第二森林资源，是木材的重要替代材料。但由于竹材比一般木材含有更多的营养物质，因而在温暖潮湿的条件下很容易产生腐朽、霉变、虫蛀以及易燃烧等特点，大大限制了竹材产品的应用范围。因此，如何通过竹材性质的改良，拓展竹材的使用范围，提高竹材附加值和利用率成为亟待解决的问题。

目前竹材防腐和防蛀主要分为物理法和化学法两种。1) 物理方法：主要有高温法、浸水法、烟熏法、气调法、远红外线法、微波法、射线法等，虽然这些方法无公害、无残毒；但是处理后的竹材或竹制品，若保管不当，会再度感染蛀虫和霉菌等。2) 化学方法：主要有涂布法、浸渍法、蒸煮法、熏蒸法、加压注入法等，虽然这些方法防蛀、防腐等效果较好；但是药剂一般有毒，容易对制品和环境造成污染。而随着人们环保意识的增强，对竹材的防虫剂、防腐剂、防霉剂的环保要求和标准越来越高，如美国、日本、欧洲等大部分国家已禁止使用CCA、PCP等防腐剂。因此开发一种环境友好的竹材改良工艺成为当前研究的热点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种固载石墨相氮化碳功能性竹材及其制备方法，该竹材在实际应用中具有良好的净化甲醛、苯、甲苯等挥发性有机污染物和抗菌、灭菌等功能，对于附着其上的污染物容易清除；且在一定程度上提高了天然竹材抗霉变、虫蛀、腐朽等性能。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种固载石墨相氮化碳功能性竹材的制备方法包括以下步骤：

（1）将竹材的竹青和竹黄去除，并置于烘箱中103℃干燥24h；

（2）取5~10g 三氯代嗪和3~4g氯化铵放入高压反应釜中，再加入200~500 mL苯，搅拌30min后放入步骤（1）的竹材，向反应釜内通入氮气充分赶走反应釜体系中的空气，并对反应釜内施加30~40MPa的压力，再以1~2℃/min的速度使反应釜中的温度升至250~300℃，并恒温、恒压反应2~3h后，待自然冷却至室温后，将竹材取出，并依次用盐酸、丙酮清洗产物，然后用蒸馏水反复洗涤竹材直至清洗液呈中性后，置于烘箱在103℃下烘干，即得固载石墨相氮化碳功能性竹材。

本发明的显著优点在于：本发明制得的固载石墨相氮化碳功能性竹材具有良好的净化甲醛、苯、甲苯等挥发性有机污染物功能；具有抗菌、灭菌等功能，对于附着在其上面的污染物容易清除；且在一定程度上提高了天然竹材抗霉变、虫蛀、腐朽等性能。该技术的成功对于缓解木材资源短缺、拓展竹材的应用范围，维持可持续发展具有重要的现实意义。

附图说明

图1为固载石墨相氮化碳功能性竹材表面石墨相氮化碳的XRD谱图。

具体实施方式

实施例1

（1）将竹材的竹青和竹黄去除，并置于烘箱在103℃下干燥24h。

（2）取5g 的三氯代嗪(C₃N₃C1₃)和3g的氯化铵(NH₄Cl)放入高压反应釜中，再加入200 ml的苯，搅拌30min后将步骤1)的竹材放置于高压反应釜内，向反应釜内通入氮气充分赶走反应釜体系中的空气，并对反应釜内施加30MPa的压力，再以1℃/min的速度使反应釜中的温度升至300℃，并恒温、恒压反应3h后，待自然冷却至室温后，将竹材取出，并依次用的盐酸、丙酮清洗产物，然后用蒸馏水反复洗涤竹材直至清洗液呈中性后，置于烘箱在103℃下烘干，即制得固载石墨相氮化碳功能性竹材。

实施例2

（1）将竹材的竹青和竹黄去除，并置于烘箱在103℃下干燥24h。

（2）取8 g 的三氯代嗪(C₃N₃C1₃)和4g的氯化铵(NH₄Cl)放入高压反应釜中，再加入300 ml的苯，搅拌30min后将步骤1)的竹材放置于高压反应釜内，向反应釜内通入氮气充分赶走反应釜体系中的空气，并对反应釜内施加35MPa的压力，再以2℃/min的速度使反应釜中的温度升至250℃，并恒温、恒压反应2h后，待自然冷却至室温后，将竹材取出，并依次用的盐酸、丙酮清洗产物，然后用蒸馏水反复洗涤竹材直至清洗液呈中性后，置于烘箱在103℃下烘干，即制得固载石墨相氮化碳功能性竹材。