一种新型聚合物修饰石墨氮化碳压电材料的制备及应用领域

【】本发明提供了一种新型聚合物修饰石墨氮化碳压电催化材料的制备方法及应用，尤其涉及其在界面催化反应及水质净化领域的应用，属于新型功能材料制备及应用领域研究。

背景技术

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背景技术：

1、随着社会的快速发展和人民生活水平的提高,如何对水中有机污染物质进行高效的降解是目前研究的热点,传统的生物方法处理污水已经不能有效解决这类新兴的污染物质,需要与新的处理方式相结合来降解污染物质。

2、压电催化技术通过改变机械能或超声波能量触发压电效应而产生交变电场抑制电子和空穴的复合，从而提高复合材料的催化效率，成为当前水污染治理领域的研究热点之一。cn 115672338a公开了一种用于水体有机污染物降解的磁性压电光催化颗粒,该发明能够有效利用压电材料层的微电压效应，有效抑制光催化层的电子-空穴复合,提高光催化降解水体污染物的效果。cn 114471712a公开了一种用于净化空气的压电光催化薄膜，在自然光和空气流动下，制备的压电光催化薄膜对空气中颗粒物过滤效率约85％，no-x净化率高达62％。cn 113908827a公开了一种氧化钨@钨酸铋异质结压电催化材料高效降解了甲基橙燃料。

3、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种新型聚合物修饰石墨氮化碳压电催化材料的制备方法及应用。在材料合成的过程中，利用水热处理合成该复合材料。该复合材料是种对生态环境无害的压电催化剂，利用超声诱导激活该催化剂的活性位点，促进了载流子的分离即电子和空穴的分离，并产生了羟基自由基(·oh)、超氧自由基(·o2-)，增强了催化剂在水中的氧化反应。该新型催化剂用于降解污水中的抗生素，发现该复合材料表现出极高的压电降解活性，在80min中对四环素的降解达到95％；并且又验证了该新型催化剂对土霉素、卡马西平、金霉素的降解，都表现出了较高的降解率，证明了该新型催化剂的运用广泛性。通过循环实验验证了该材料的稳定性。因此，该新型聚合物修饰石墨氮化碳可为环境修复水处理开发提供新见解。

技术实现思路

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技术实现要素：

1、本发明的目的是针对现有压电催化材料和应用的不足，提出了一种新型聚合物修饰石墨氮化碳。超声诱导激活新型聚合物修饰石墨氮化碳压电材料，当应用于抗生素降解时，发现该复合材料表现出极高的压电降解活性。新型聚合物修饰石墨氮化碳可为环境修复的催化剂的开发提供新见解。

2、为了达到此目的，本发明采取以下技术方案实现：

3、本发明所述的一种新型聚合物修饰石墨氮化碳压电催化材料的制备方法及应用，其技术方案及步骤如下：

4、1)以石墨氮化碳前驱体为原料引入有盖的石英坩埚中，在马弗炉中锻烧，得到1号中间体。

5、2)在120ml蒸馏水中加入1.5g中间体和0.6g碱性物质，搅拌1小时后，将混合物转移到200ml高压釜中加热，反应结束后，用水冲洗，干燥过夜。

6、3)将步骤2得到的粉末放入石英坩埚中，在静态空气中以5℃min-1的升温速率在400℃下加热，得到2号中间体。

7、4)将1g聚化合物(99％)溶解在乙醇中，搅拌后超声得到混合溶液。

8、5)将步骤4的溶液依次加入氢氧化铵溶液(nh4oh,28％)和十六烷基胺(ch3(ch2)15nh)搅拌，随后加入2号中间体，搅拌后静置洗涤干燥，得到复合材料粉末。

9、6)随后加入该复合材料，搅拌1小时，静置3小时，最后用去离子水冲洗合成产物，在50℃下干燥过夜。

10、总结该发明的优势：(1)本发明提供的新型复合压电催化剂操作流程简单，成本低廉，容易批量化生产。(2)该催化剂在催化体系中，净化效果显著，而且稳定性好，为今后催化降解有机污染物提供了科学依据。(3)本发明制备的催化压电材料同时具有高寿命和高催化活性，能够满足环境工程应用的要求。

技术特征：

1.一种新型聚合物修饰石墨氮化碳复合材料的制备及应用方法，其技术方案及步骤如下：

2.根据权利要求1所述的一种新型聚合物修饰石墨氮化碳压电催化材料的制备方法及应用，所述步骤1)在马弗炉中600℃下以5min-1的升温速率锻烧2小时，得到1号中间体。

3.根据权利要求1所述的一种新型聚合物修饰石墨氮化碳压电催化材料的制备方法及应用，所述步骤2)在高压釜中加热，在150℃加热8小时。

4.根据权利要求1所述的一种新型聚合物修饰石墨氮化碳压电催化材料的制备方法及应用，所述步骤3)加热时间为3小时。

5.根据权利要求1所述的一种新型聚合物修饰石墨氮化碳压电催化材料的制备方法及应用，所述步骤5)加入5ml氢氧化铵溶液(nh4oh,28％)和1g十六烷基胺(ch3(ch2)15nh)搅拌，随后加入n-cn搅拌半小时后静置过夜洗涤干燥12小时。

6.根据权利要求1所述的一种新型聚合物修饰石墨氮化碳压电催化材料的制备方法及应用，所述步骤6)在50℃下干燥过夜。

7.根据权利要求书1所述的聚合物可以是聚全氟乙烯(fep)，聚偏二氟乙烯-六氟丙烯p(vdf-hfp)。

技术总结
近年来，工业的快速发展造成了严重的水污染，解决废水处理迫在眉睫。压电催化在环境和化学领域的高级氧化过程中得到了广泛的研究和应用。本发明涉及一种新型聚合物修饰石墨氮化碳压电催化材料的制备方法及应用，尤其涉及其在压电催化反应及水质净化领域的应用，属于新型功能材料制备及应用领域研究。本发明基于超声诱导激活新型聚合物修饰石墨氮化碳压电催化剂的活性，当应用于抗生素降解时，发现该复合材料表现出极高的压电降解活性。

技术研发人员：王英龙,许红维,孟凡庆,李鑫,尹淑丽,朱兆友
受保护的技术使用者：青岛科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15