[发明专利]一种利用g-C3

说明书

本发明属于碳材料技术领域，公开了一种利用g‑C₃N₄修饰碳纤维固定化载体的制备方法。所述制备方法为：将碳纤维浸泡于含氮有机物饱和溶液中超声处理或先将碳纤维经等离子体技术处理再浸入含氮有机物饱和溶液中浸泡后，取出并与含氮有机物粉末混合均匀，先初步干燥，再进行高温煅烧。室温冷却后，用适量水将其表面松散的g‑C₃N₄粉末清洗干净后烘干即得g‑C₃N₄修饰CF固定化载体。本发明制备的g‑C₃N₄修饰CF固定化载体具有表面粗糙、亲水性强、极性官能团含量丰富等优点，将其应用于固定化细胞或酶取得了良好的效果。

技术领域

本发明涉及碳材料技术领域，具体涉及一种利用g-C₃N₄修饰碳纤维固定化载体的制备方法。

技术背景

固定化技术是指采用物理或化学方法将酶或微生物细胞局限于一定的区域，将原料分解，生产所需要的产品的一种技术。固定化载体可以为酶或微生物提供充足的吸附位点以提高其稳定性，实现重复利用。因此，选择一种合适的载体材料对固定化技术具有重要的意义。

碳纤维是一种常见的固定化材料，常经过修饰改性以便更好地发挥其性能。氮化碳(g-C₃N₄)是一种具有优异的化学惰性、良好的生物相容性和较大的比表面积的新型材料，是各种碳氮化物中最稳定的同素异形体，并表现出高度稳定的热稳定性和化学稳定性。利用g-C₃N₄修饰碳纤维，两者可以形成密切的相互作用。g-C₃N₄/CF复合载体适用于固定化主要归因于(1)通过有效的电子转移，CF的光滑表面被g-C₃N₄紧密覆盖，以不规则堆叠薄片的形式出现，从而增加碳纤维表面粗糙度和比表面积；(2)碳纤维表面形成的g-C₃N₄可以有效增加碳纤维表面极性官能团、润湿性。

本申请将g-C₃N₄合成与修饰碳纤维的过程同步开展，采取超声或等离子体技术对碳纤维进行前处理再与含氮有机物共同高温煅烧的方法实现了g-C₃N₄对碳纤维的修饰。其中，利用超声空化作用对浸泡于含氮有机物饱和溶液中的碳纤维进行表面处理，一方面促进了两者之间的交互作用，实现了含氮有机物在碳纤维表面的初步修饰，另一方面空化效应又会在碳纤维表面或微孔内发生孔蚀，影响微孔的尺寸及表面性质等。另外，等离子体技术产生的各种能量粒子可以与碳纤维表面作用，改善碳纤维表面特性，如粗糙化、表面清洁、表面化学基团引入和表面亲水性调变，提高碳纤维的表面自由能，一方面提高了载体表面的生物相容性，为固定化酶或细胞提供了更多的吸附位点，有利于碳纤维对酶或细胞的吸附，另一方面可以在其表面形成高功能薄膜，从而促进其与后续g-C₃N₄的有机结合，实现g-C₃N₄对碳纤维表面的修饰。将g-C₃N₄修饰碳纤维载体应用于固定化酶或细胞，取得了良好的效果，为开发新的固定化载体材料提供了新思路。

表1总结了部分相关的文件和专利，但与本申请存在显著区别：

表1部分公开文件或专利与申请文件的区别

发明内容

本发明的目的在于，提供一种g-C₃N₄修饰CF固定化载体的制备方法。一方面解决了粉末状g-C₃N₄难以回收利用的问题，另一方面利用g-C₃N₄修饰碳纤维表面，适当提高碳纤维表面粗糙度、极性官能团及亲水性，改善碳纤维载体的固定化性能。