[发明专利]Pizza结构的纳米片氮化碳复合pH敏水凝胶、其制备方法及应用

说明书

本发明涉及一种Pizza结构的纳米片氮化碳复合水凝胶、其制备方法及应用。本发明通过紫外在一定条件下辐照丙烯酸溶液直接聚合成聚丙烯酸膜（PAA），以此为基底沉缚上一定质量的纳米片氮化碳（CNNS），其后通过氙灯在420nm滤光片的过滤下辐照CNNS/PAA与丙烯酰胺溶液，CNNS可以引发丙烯酰胺在CNNS/PAA上发生聚合生成具有互穿网络结构的Pizza CNNS复合水凝胶。发现制备的互穿网络结构的PAM/CNNS/PAA，相较于PAA抗拉强度大幅提高，而且PAM/CNNS/PAA复合水凝胶的膜形态结构区别于常见的有机聚合材料与光催化类材料的团块水凝胶结构，在印染废水处理中PAM、PAA的吸附作用与CNNS的光降解作用可以高效地协调作用，同时解决了多数光催化剂回收难的问题。

技术领域

本发明涉及高分子、光催化和有机污水处理领域，是交叉学科应用于废水处理方向，特别涉及一种纳米片氮化碳复合pH敏水凝胶、其制备方法及应用。

背景技术

近几年来，人们越来越关注节能和环保的太阳能利用方向。在太阳能转换和污染物消除方面，光催化已被认为是最有希望的技术之一。在寻找优异且稳定的可见光诱导光催化剂的过程中，碳氮化物(CN)引起了极大的关注。但CN类催化剂在使用过程中需要鼓气使其与均与的分布在污水中，带来的问题类似与工业废水处理中的二沉池一样，在降解完水中有机污染物后通常需要两天以上的时间将粉体催化剂沉淀下来，不宜回收和重复使用。

将有机高分和粉体类的光催化剂结合使用来解决其回收难的方法目前被广大研究者研究。然而的制备的此类复合水凝胶多是团块凝胶水，包含在内部的催化剂难以发挥作用，同时高分子在水中的接触面积过小，不能够高效地结合两者的优点。

众所周知，聚丙烯酸和聚丙烯酰胺是常用的有机污染物和重金属离子吸附剂，PAA具有pH敏性水凝胶，PAM具有温敏性水凝胶，而用紫外辐照法在一定条件下制备的聚丙烯酸具有较特殊的形态和性能。

目前现有绑缚了光催化剂的复合团块水凝胶的内部的光催化剂难以发挥作用，同时高分子在水中存在接触面积过小的缺点。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种Pizza结构的纳米片氮化碳复合水凝胶。

本发明的目的之二在于提供该纳米片氮化碳复合水凝胶的制备方法。

本发明的目的之三在于提供该纳米片氮化碳复合水凝胶在印染废水处理中的应用，互穿网络结构增强其抗拉强度，膜状结构更加高效地使PAA、PAM的吸附作用和CNNS的光催化作用协同作用，解决CNNS的回收难问题达到循环使用的目的。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种Pizza结构的纳米片氮化碳复合水凝胶，其特征在于该纳米片氮化碳复合水凝胶是由聚丙烯酰胺PAM、纳米片氮化碳CNNS和聚丙烯酸PAA形成的一种具有互穿网络结构的膜状复合水凝胶，以PAA膜为基底，CNNS沉附于其网络结构中，然后PAM与PAA形成互穿网络结构，将CNNS牢固地绑缚至其互穿网络结构中，从而形成Pizza结构的纳米片氮化碳复合水凝胶；其中PAM、CNNS和PAA的质量比为：(0.5～8)：(1.5～3)：8。

一种制备上述Pizza结构的纳米片氮化碳复合水凝胶的方法，其特征在于：

a.配置质量百分比浓度为5～20％的丙烯酸溶液，在惰性气氛保护下，用中心波长365nm、功率300w的紫外灯，保持5～18cm距离，照射60～140min，得到聚丙烯酸膜；将该聚丙烯酸膜清洗干燥，将聚丙烯酸膜浸没于蒸馏水，静置30min；

b.将CNNS置于蒸馏水中，超声震荡30min，取出CNNS干燥；

c.将步骤a所得聚丙烯酸膜与步骤b所得CNNS按(8～16)：3的质量比置于丙烯酰胺中，总的质量百分比浓度为2～8wt％，溶胀4～8小时；