[发明专利]一种掺硫C3

说明书

一种掺硫C₃N₄/聚(1,4‑二苯基丁二炔)纳米纤维/聚苯胺复合光催化材料制备方法及其应用，属于有机无机纳米复合材料。所述纳米复合光催化材料以聚(1,4‑二苯基丁二炔)纳米纤维为载体，掺硫C₃N₄和聚苯胺为包覆层；本发明通过高温煅烧方法，以尿素作为氮源、苄基二硫化物作为硫源，高温煅烧得到掺硫C₃N₄。将其均匀分散于聚(1,4‑二苯基丁二炔)纳米纤维的溶液，得到掺硫C₃N₄/聚(1,4‑二苯基丁二炔)纳米纤维复合材料。将掺硫C₃N₄/聚(1,4‑二苯基丁二炔)纳米纤维复合材料分散于苯胺单体溶液，加入引发剂，使苯胺单体聚合，制备掺硫C₃N₄/聚(1,4‑二苯基丁二炔)纳米纤维/聚苯胺（PANI）纳米复合光催化材料，并将其应用于光诱导电子转移‑可逆加成断裂链转移聚合。

技术领域

本发明涉及一种掺硫C3N4/聚(1,4-二苯基丁二炔)纳米纤维/聚苯胺复合光催化材料制备方法及其应用，属于有机无机高分子复合材料制备领域，可用于光诱导-可逆加成断裂链转移聚合领域。

背景技术

澳大利亚的Rizzardo于1998年37届国际高分子学术讨论会上报道了可逆加成断裂链转移的方法（Reversible addition fragment chain transfer，RAFT），在传统的自由基聚合体系中加入具有高链转移常数和具有特定结构的链转移剂（chain transferagent，CTA）以实现活性可控自由基聚合。RAFT法最大优势是能通过自由基聚合方法聚合的单体都有可能采用RAFT进行聚合，这是其他活性可控自由基聚合不具备的；在温和条件下RAFT反应均可进行（-15 oC-180 oC）；适用的聚合方式也非常多样（本体、溶液、悬浮及乳液聚合）等；RAFT的反应过程筒单，容易工业化。另外，RAFT聚合可以用于合成具有特殊结构的聚合物，适用于分子结构设计。传统自由基聚合或活性自由基聚合大部分是在热引发下进行的聚合。光作为活化活性可控自由基聚合的另一种重要方式，而逐渐受到人们的关注。光诱导活性可控自由基聚合具有以下优点：反应条件温和、反应速率高、操作简单、活化能低、催化剂用量少、反应平稳以及通过开/关光源达到快速启/停反应等。Boyer课题组基于催化剂的光氧化还原性以及硫羰基化合物的电子接收能力，参考了Fors和Hawker所提出的光催化常用的ATRP的基本概念，提出了PET-RAFT聚合机理。

常用的光催化剂有过渡金属络合物，有机染料，金属卟啉，金属酞菁，无机半导电金属氧化物。半导体是一种电导率介于导体和绝缘体之间的材料，具有成本低、使用范围广、化学稳定性高、毒性低、易于过滤去除等优点，被广泛用作氧化还原反应和太阳能的光催化剂。石墨相氮化碳（g-C3N4）是一种新型的对可见光响应的光催化剂。g-C3N4本身存在比表面积小、相对较宽的带隙宽度、光生电子-空穴对复合几率高、界面电荷迁移速率低、单纯的g-C3N4只能吸收450nm以下的蓝光等缺点，使得其光催化活性并不高。通过掺杂、贵金属沉积、与其他半导体材料复合和吸附有机染料光敏化等方法可以提高其光催化能力。聚(1,4-二苯基丁二炔)纳米纤维的能级为1.81 eV，循环使用多次后仍然很稳定并且催化活性降低很少。但是这种复合型无机半导体在可见光区的光谱响应范围较窄，能带间隙窄的光催化剂易于发生光腐蚀导致材料的稳定性较差，这不利于光催化材料在实际生产中的大规模应用。具有π共轭结构的聚苯胺(PANI)拥有较高的可见光吸收系数和良好的载流子迁移率，使其有可能成为最易兼容的复合材料，且具有增强的光催化活性。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种掺硫C3N4/聚(1,4-二苯基丁二炔)纳米纤维/聚苯胺复合光催化材料制备方法及其在光诱导-可逆加成断裂链转移聚合领域应用。