[发明专利]一种碳材料及其制备方法和应用

说明书

一种碳材料及其制备方法和应用，包括如下步骤：以活性炭为载体，将银前驱体和氮化碳前驱体湿法浸渍至活性炭上，所述银前驱体和氮化碳前驱体的摩尔比例为0.001‑0.5，银前驱体与活性炭的摩尔比例为0.001‑0.5，将银前驱体和氮化碳前驱体搅拌1 h后，加入活性炭搅拌12‑24 h，然后50℃‑600℃煅烧1‑5 h，制得纳米碳材料。该碳材料具有吸附、光催化降解重金属离子及有机物、杀菌等功能，可以实现饮用水的高效净化。此纳米碳材料具有可再生，寿命长等优点。

技术领域

本发明涉及复合光催化剂材料技术领域，具体涉及一种碳材料及其制备方法和应用。

背景技术

在过去几十年中，淡水资源的质量大幅下降，导致对饮用水安全的新威胁，水的净化被广泛认为是解决日益严重的全球缺水问题的务实解决办法。然而，净水厂中传统净水工艺不能完全去除水中有机污染物、重金属及菌类。此前国内外的报道中，饮用水中污染物含量超标等现象，饮用水水源地及供水系统污染事故时有发生，且已对人体健康产生威胁，饮用水安全仍然需要时刻保护。因此需要开发可持续的净水技术，以应对日益增长的清洁水需求。

专利CN 110252403 A公开了一种复合光催化材料及其制备方法和应用，该申请的复合光催化材料，将杂多酸固载于SiC上，利用SiC化学稳定性较好、比表面积大的优点，能够有效的固载杂多酸，防止其流失。然而其降解染料效率不高，在5小时内仅能达到70％左右。此外，这种材料无杀菌和降解重金属离子的功能。

专利CN 109201104 A提供了一种纳米银修饰的氮化碳微球的制备方法，将三聚氰氯、三聚氰胺、硝酸银和乙腈搅拌混合，得到混合液；将所述混合液静置进行溶剂热反应，得到固体产物，进行煅烧，得到纳米银修饰氮化碳微球。虽然制备方法工艺简单、成本低廉，但是过程中使用有机溶剂，不经济环保，不易工业化生产。此外，由于制备的材料比表面积小，对重金属离子和有机污染物吸附效果较差，寿命短。

专利CN 109718600 A公开了一种净水活性炭滤芯材料，通过活性炭，丙二醇，亚硒酸钠，粘土，改性膨润土，氢氧化铝，碳酸钙粉，凹凸棒石，硫酸钾，纳米氧化钛，聚磷酸钠，去离子水进行复配，通过原料之间的协同作用，得到高效率滤芯材料。该专利使用多种原料得到滤芯材料，且该材料无法进一步实现降解及抗菌的作用。

对于饮用水的净化，现有的技术具有对有机物较高的催化效率，但是制备过程复杂、或添加大量有机试剂等使得材料成本增加，反应工艺复杂化，甚至产生污染。且功能性单一，寿命短，再生困难，实际应用性不强。

发明内容

解决的技术问题：针对现有技术的不足，本发明提供一种碳材料及其制备方法和应用，该碳材料具有吸附、光催化降解重金属离子及有机物、杀菌等功能，可以实现饮用水的高效净化。此纳米碳材料具有可再生，寿命长等优点。

技术方案：一种碳材料的制备方法，包括如下步骤：以活性炭为载体，将银前驱体和氮化碳前驱体湿法浸渍至活性炭上，所述银前驱体和氮化碳前驱体的摩尔比例为0.001-0.5，银前驱体与活性炭的摩尔比例为0.001-0.5，将银前驱体和氮化碳前驱体搅拌1h后，加入活性炭搅拌12-24h，然后50℃-600℃煅烧1-5h，制得纳米碳材料。

优选的，上述活性炭为木屑活性炭、果壳活性炭、椰壳活性炭或生物质活性炭。

优选的，上述银前驱体为硝酸银、三氟乙酸银或乙酸银。

优选的，上述氮化碳前驱体为尿素、硫脲、三聚氰胺、双氰胺或单氰胺。

上述纳米碳材料中的银负载量为0.1wt.％-50wt.％。

上述纳米碳材料中的氮化碳负载量为0.1wt.％-50wt.％。

优选的，上述煅烧的温度为500℃-600℃。

上述制备方法制得的碳材料。