[发明专利]一种具有光催化活性的功能性木材的制备方法

说明书

一种具有光催化降解作用的功能性木质材料的制备方法。本发明要解决木材易污染、紫外光下颜色变化大，单一催化剂光催化降解有机染料催化效率低等问题。首先用氢氧化钠溶液对木材进行表面活化；将质子化处理后的g‑C₃N₄通过真空浸渍的方法负载于木材表面；以氟钛酸铵和尿素为原料在负载g‑C₃N₄的木材表面生长TiO₂，经保温，清洗等步骤得到具有光催化活性的功能性木材，本产品在紫外光照下四小时内对质量浓度为2mg/L的罗丹明B和亚甲基蓝溶液的降解率可达95％以上，能有效降低木材表面在紫外光老化后的色差变化，大幅度提升木材表面颜色稳定性，该制备技术具有工艺简单，易于操作，成本低廉以及环境友好等优点。

技术领域

本发明涉及光催化降解有机染料的功能性木材的制备方法。

背景技术

木材是一种可再生循环利用的天然高分子聚合物，具有质轻、高强度、绝热、绝缘、耐冲击、隔音、调湿等许多优点，在家具、建筑等领域有着广泛的应用。然而木材存在易变色、易被污染等天然缺陷，尤其在经受长时间紫外线照射后，木材颜色变化大，严重缩短木材使用寿命。TiO₂具有廉价、无毒、化学稳定性好等优点，已有学者将TiO₂作为光催化剂复合于木材表面，在提高木材的传统性能的同时赋予木材如抗菌性、光催化性能等新功能。但TiO₂的低量子效应和较高的电子-空穴对复合率是限制其光催化效率的主要因素。类石墨相氮化碳(g-C₃N₄)是一种新型非金属半导体光催化剂，由于其热稳定性和化学惰性等特性而广泛应用于分解水产氢、光解有机污染物等方面。但g-C₃N₄有一显著缺点，即光生电荷易复合、量子效率低，这影响了它的光催化性能。

综上所述，现有木材存在易被污染，耐紫外老化性差等问题，且g-C₃N₄或TiO₂单一催化剂光催化降解有机染料的方法存在催化效率低、回收困难等问题。本发明通过将以三聚氰胺、尿素和氟钛酸铵为原料，通过真空浸渍和液相沉淀法在木质基材表面构建g-C₃N₄/TiO₂复合涂层，获得具有光催化活性的功能性木材，本发明具有操作简单、产品易得、无毒、成本低廉、环境友好等优点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种对光的利用率高、紫外光照射下能有效降解有机染料的功能性木材的制备方法。

本发明中具有光催化活性的功能性木材的制备方法，具体按下述步骤进行：

(1)木材的预处理：将氢氧化钠溶于去离子水中，制备质量分数为5～15wt％氢氧化钠溶液，落叶松室干锯材木片(30mm(长)×30mm(宽)×2mm(厚))在氢氧化钠溶液中以420W功率超声浸渍5～10min，对木材进行表面活化。

(2)g-C₃N₄的制备：称取一定量三聚氰胺加入有盖的石英坩埚中，在管式炉中升温至520～550℃，保持2～4h，自然冷却至室温，研磨，得到g-C₃N₄；

(3)质子化处理g-C₃N₄：将g-C₃N₄分散于18.5wt％的盐酸中，室温搅拌，600W功率下超声4～8h，将悬浊液分散于500mL去离子水中，沉降12h，离心取沉淀，用去离子水清洗至中性，烘干。