[发明专利]用于光催化降解的分级多孔g-C3

说明书

本发明公开了一种用于光催化降解的分级多孔g‑C₃N₄@木头复合材料的制备方法，包括：选取废弃天然木材，去除表面污染物后被切割成木条；将木条反复洗涤，并在酸性或碱性溶液中搅拌浸泡，然后干燥得到木条前驱体；将木条前驱体在含氮前驱体溶液中搅拌浸泡，然后将其取出干燥；并重复浸泡和干燥过程，直到木条前驱体的表面均匀地附着白色颗粒；将步骤三中得到的表面均匀地附着白色颗粒的木条前驱体进行预碳化，然后进行最终碳化，冷却至室温，取出固体，即是用于光催化降解的分级多孔g‑C₃N₄@木头复合材料。本发明的g‑C₃N₄@木头复合材料对亚甲基蓝的光降解效率高，且在5次循环使用后其效率仍能达到80％以上。

技术领域

本发明涉及一种复合材料的制备方法，具体涉及一种用于光催化降解的分级多孔g-C₃N₄@木头复合材料的制备方法。

背景技术

自下而向上制备具有有序分级多孔结构的功能材料，并能达到相应的应用规模，是材料科学和工程领域面临的重大挑战之一。在厘米级尺寸范围内，基于自组装工艺的制造方法取得了长足的进步。然而，在微纳米尺度上开发具有有序孔结构的材料仍然是一项艰巨的任务。幸运的是，天然木材已经被证明具有微纳米尺度的多层多孔结构，非常适合通过表面改性或功能化来进行微纳米技术加工。从这一优势地位出发，通过化学改性，木材可以进一步发展成为功能材料，扩大其应用领域。

g-C₃N₄是一种典型的聚合物半导体，其结构中的C、N原子以sp²杂化形成高度离域的π共轭体系。其具有可见光相应、可调的带隙宽度、制备成本低、环境友好等特点。如果将木材与g-C₃N₄进行化学结合，同时保持木材天然有序的孔结构，将是一种可以用于污水处理的明星材料。它具有如下几点独特的优势：(1)木结构与人工有序结构相比，孔径分布更广，有序度范围更大，制造成本更低，结构和机械强度更稳定；(2)大的比表面积和有序多孔结构降低光催化降解第一阶段吸附污染物的时间，提高了整体光催化效率； (3)连续的快速吸附行为为光催化降解第二阶段提供了连续的工作机会，进一步提高了光催化效率，并提高了样品的循环使用次数；(4)g-C₃N₄具有可见光响应，则无需复杂的化学处理就可以直接作为光催化活性中心。

基于上述启示，本发明采用相对简单的方法制备了具有微纳米有序互连分级多孔结构的g-C₃N₄@木头复合材料，其中g-C₃N₄均匀分布在木材的内外表面。本发明为利用木材天然结构制备吸附、光催化、环境修复等功能集成材料奠定了基础。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种用于光催化降解的分级多孔g-C₃N₄@木头复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、选取废弃天然木材，去除表面污染物后被切割成木条；

步骤二、将木条反复洗涤，并在酸性或碱性溶液中搅拌浸泡，然后干燥得到木条前驱体；

步骤三、将木条前驱体在含氮前驱体溶液中搅拌浸泡，然后将其取出干燥；并重复浸泡和干燥过程3～5次，直到木条前驱体的表面均匀地附着白色颗粒；

步骤四、将步骤三中得到的表面均匀地附着白色颗粒的木条前驱体进行预碳化，然后进行最终碳化，冷却至室温，取出固体，即是用于光催化降解的分级多孔g-C₃N₄@木头复合材料。