[发明专利]超薄石墨相C3

说明书

本发明公开了一种超薄石墨相C₃N₄/方解石纳米片复合材料，所述复合材料以超薄石墨相C₃N₄为载体，所述超薄石墨相C₃N₄载体上负载有方解石纳米片。本发明还提供一种超薄石墨相C₃N₄/方解石纳米片复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)制备超薄石墨相C₃N₄载体悬浮液；(2)将Ca²⁺溶液与步骤(1)中得到的超薄石墨相C₃N₄载体悬浮液混合均匀，超声处理得到混合溶液，然后通入CO₂反应，反应完成后离心处理，收集沉淀干燥即得到超薄石墨相C₃N₄/方解石纳米片复合材料。本发明的超薄石墨相C₃N₄/方解石纳米片复合材料，可以为吸附Cd²⁺提供更多的活性位点，可以大大提高对废水中Cd²⁺的去除率。

技术领域

本发明属于功能复合材料吸附剂领域，尤其涉及一种用于吸附废水中镉的复合材料及其制备方法、应用。

背景技术

镉是一种重金属元素，其毒性较大，被镉污染的空气和食物对人体危害严重，且在人体内代谢较慢。镉不会被水体中的微生物降解，具有潜在的累积性，会在人体内积累，从而引起慢性肝脏、肾脏、神经和心血管系统疾病。因此，寻求一种绿色有效的方法将镉去除到可接受的水平是非常重要的。目前，吸附通常被认为是最有前景的技术之一，这种方法可以有效地去除可溶性和不溶性污染物，而不会产生危险的副产物。

碳酸盐被认为是去除工业废水中重金属和固定金属的良好材料。碳酸钙在自然界通常以方解石、文石、球霰石等形态存在，但在常温及常压条件下，方解石相是其唯一的热力学稳定相，所以，一般我们合成的碳酸钙均为方解石。一些研究证明Cd(II)可以进入方解石晶格形成(Cd,Ca)CO₃固溶体，从而实现镉的去除。然而，由于方解石具有高结晶度和光滑的表面，没有界面缺陷，导致其比表面积较小，使得Cd(II)在方解石上的吸附能力很小，方解石不能广泛使用。因此，如何提高方解石的吸附容量已成为研究的热门话题。增加比表面积是提高方解石对重金属吸附能力的有效措施。中国申请专利CN106111049A公开了一种重金属污水吸附纳米复合材料及其制备方法，该专利通过纳米钛白粉和纳米高岭土的表面改性包覆方解石型碳酸钙，所得复合材料30min对含重金属污水的吸附率超过97％，吸附量达到 5000ug/g，吸附量较低。

C₃N₄是一种碳氮化合物，其有5种同素异形体，包括α相C₃N₄、β相C₃N₄、准立方相C₃N₄、立方相C₃N₄、石墨相C₃N₄(g-C₃N₄)。其中，石墨相C₃N₄(g-C₃N₄)是五种C₃N₄最稳定的一种，由单层的氮化碳薄片通过层层堆叠而成。由于其具有特殊的电子结构和能带结构、良好的生物兼容性、对可见光有一定的吸收、抗酸、碱、光的腐蚀、水溶液中的高稳定性和无毒、结构和性能易于调控等特点，因而其在光催化、环境净化、传感器、药物载体等领域具有较大的应用前景。g-C₃N₄层间结构具有一定的层间距，理论上具有大的比表面积。