[发明专利]一种可见光响应的复合材料及其制备和应用在审

专利信息
申请号: 201810236256.0 申请日: 2018-03-21
公开(公告)号: CN108579782A 公开(公告)日: 2018-09-28
发明(设计)人: 夏世斌;李二毛 申请(专利权)人: 武汉理工大学
主分类号: B01J27/24 分类号: B01J27/24;B01J20/20;B01J20/30;C02F1/30;C02F101/30
代理公司: 湖北武汉永嘉专利代理有限公司 42102 代理人: 唐万荣;刘洋
地址: 430070 湖*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 复合材料 催化剂 可见光响应 制备和应用 反应物 催化降解有机物 传统粉末状 活性炭纤维 丝瓜络纤维 可见光 烘干处理 金属元素 循环利用 制作工艺 粗产品 前处理 丝瓜络 富集 附着 基底 吸附 煅烧 冲洗 尿素 无毒 回收 环保
【说明书】:

发明公开了一种可见光响应的复合材料及其制备和应用。主要包括以下步骤:对丝瓜络纤维进行前处理,后将其烧制成丝瓜络基活性炭纤维(L‑ACF);煅烧附着有尿素的L‑ACF制得粗产品;冲洗烘干处理,得g‑C3N4/L‑ACF复合材料。本方法中的两种原材料均廉价易得,相比于传统含金属元素的催化剂,本产品环保无毒,且制作工艺简单,复合材料中作为基底的L‑ACF比表面积大、网状多孔,对反应物有着优异的吸附富集性能,这样极大的增加了反应物与催化剂g‑C3N4的接触几率,在可见光范围内有着良好的催化降解有机物的效果,同时解决了传统粉末状催化剂难以回收循环利用的问题,极具实用价值。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域,具体涉及一种可见光响应的复合材料及其制备和应用。

背景技术

近年来,工业化的迅速发展给社会进步和人们的生活带来了极大的便利,但是随之而来的环境问题也十分突出,尤其是水污染问题相当严峻,工业生产中产生的废水所含有的酚类化合物、杂环化合物和卤代烃等物质,具有较高的毒性,目前的处理方法主要有物理吸附或生物处理等,但都或多或少的存在如效率低下、过程繁琐、产生二次污染等问题。因此半导体光催化技术应运而生,半导体光催化剂直接利用太阳能,将大分子有机污染物直接降解,具有高效、低能耗、无毒等优点。

自从TiO2被Fujishima等人首次用来制成氢电池后光分解水产氢,TiO2作为半导体光催化剂得到大量研究者们的关注和研究,TiO2具有稳定性高、光学性能好、无毒无害和能耗低等优点,但由于其带隙较宽,可见光响应性低,所以对于太阳能利用率较低,因此研究开发具有高效的可见光响应的催化剂显得尤为迫切。

近年来,石墨相氮化碳(g-C3N4)因其具有较好的化学稳定性、热稳定性和可见光响应性,因此得到很多研究者的关注,但由于其粉末状的形式,分散于液体中作光催化剂时,容易发生聚集,且粉末状的形态回收再利用较困难,这些极大的限制了g-C3N4的推广应用。因此,如何将g-C3N4粉末进行有效的负载,使其保持较高的催化活性并且易于回收利用,是一项值得研究的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种负载石墨相氮化碳的复合材料,使得该复合材料具有可见光响应降解水中污染物的作用并且易于回收利用。

为达到上述目的,采用技术方案如下:

一种可见光响应的复合材料,将石墨相氮化碳粉末(g-C3N4)负载于丝瓜络活性炭纤维上制备得到。

上述可见光响应的复合材料的制备方法,包括以下步骤:

1)将丝瓜络纤维置于氢氧化钠水溶液中浸泡20-24h,以去离子水清洗至中性,置于烘箱中烘干;然后置于酚醛树脂水溶液中浸泡20-24h,取出自然晾干后置于烘箱中烘烤1-2h;

2)继续置于高温管式电阻炉中进行预氧化、碳化、活化处理,其间通入氮气作保护气;

3)继续用盐酸溶液浸泡2h,以去离子水清洗至中性,烘干得到丝瓜络基活性炭纤维(L-ACF);

4)将丝瓜络基活性炭纤维剪成小块,浸入尿素过饱和溶液中,同时进行超声处理,后放入烘箱中烘干;

5)将表面附着有尿素的丝瓜络基活性炭纤维放入坩埚中,并包裹以尿素粉末,加盖形成半封闭状,放入马弗炉中进行高温煅烧,煅烧结束后,自然冷却至室温;

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