[发明专利]一种g-C3

说明书

本发明公开一种g‑C₃N₄/CuS量子点改性COFs复合材料及其制备方法，所述的改性COFs复合材料呈核壳结构，包括2，4，6‑三羟基苯‑1，3，5‑三氨基苯甲醛、1，3，5‑三(4‑氨基苯基)三嗪、功能化g‑C₃N₄经席夫碱缩合而成的g‑C₃N₄改性COFs复合材料内核，以及修饰在该表面的CuS量子点。其制备方法为：S1：制备氨化g‑C₃N₄；S2：制备g‑C₃N₄改性COFs复合材料；S3：将g‑C₃N₄改性COFs复合材料加入0.1mol/L铜前驱体溶液中，磁力搅拌，制成悬液，再加入巯基乙酸，搅拌溶解后，再滴加0.5mol/L Na₂S溶液，并于80～120℃搅拌反应0.5～2h，离心、洗涤、干燥，即得。本发明改性COFs复合材料具有三维拓扑结构、高孔隙率、高催化活性等特征，其对磺胺类抗生素的降解率达到90％以上，实现抗生素的完全降解。

技术领域

本发明属于纳米催化剂合成领域，具体涉及一种g-C₃N₄/CuS量子点改性COFs复合材料及其制备方法。

背景技术

共价有机骨架材料COFs由C、H、O、N、B以及其它轻元素根据共价键而构成的，一般都是以共价键(C-C、C-O和B-O等)构建，经可逆聚合、热力学控制下形成的一类具有有序孔结构的晶态材料，具有高的比表面积、非常低的密度、高的热稳定性及高度有序性。COFs可以通过一系列的有机反应制备合成(希夫碱反应或者硼酸酯化反应)，同时具备非常强的化学可修饰性，换而言之，COFs能用有机化学的角度去定向的设计或者合成具有不同功能的结构单元。和金属有机骨架化合物MOFs相类似，COFs同样是由有机单元通过原子间的结合形成的骨架以及具有纳米孔洞的结构。吉林大学教授探究设计以及合成的多孔芳香骨架COFs材料，这种材料的比表面积高至7100m²/g，该实验表明COFs材料的比表面积显然高于其他种类的孔材料。由于COFs具有大的表面积、高的孔隙率和极其低的密度等优点，被认为是最有希望的氢存储材料之一，与此同时，COFs在光电、催化、选择性分离等领域也发挥着不可替代的作用。

COFs材料的功能化改性是在其合成过程中通过共轭体系、活性官能团进行修饰，或掺杂金属或非金属元素，或与其他化合物复合以提高其应用性能。例如：对COFs材料用硫对其进行修饰后得到的S/COFs复合材料，用其作为锂硫电池的正极，实验表明硫的修饰能够增大锂离子的传递能力；通过使用金属对COFs材料进行修饰，利用其与CO₂的配位作用来提高COFs材料的吸附量；申请号为CN201810143237.3的专利，公开一种磁性磺酸基功能化COFs材料及其制备方法和应用，采用2,4,6-三甲酰基均苯三酚、2,5-二氨基苯磺酸经Schiff碱缩合反应形成的共价有机骨架，并利用氨基功能化的Fe₃O₄/SiO₂核壳纳米粒子对其进行修饰改性；申请号为CN202010502483.0的专利，公开三维石墨烯/COFs复合材料、及其制备方法和应用，将石墨烯水凝胶与聚苯三甲醛和联苯胺混合搅拌制备石墨烯与COFs的复合物。COFs材料作为一种新兴材料，在其新种类COFs材料研发及功能性改性方向的研究还较为罕见。

g-C₃N₄是一种典型的聚合物半导体，其结构中的CN原子以sp2杂化形成高度离域的π共轭体系，禁带宽度为2.7eV，可以吸收太阳光谱中波长小于475nm的蓝紫光。g-C₃N₄具有非常合适的半导体带边位置，满足光解水产氢产氧的热力学要求。相比于传统的TiO₂光催化剂，g-C₃N₄还能有效活化分子氧，产生超氧自由基用于有机官能团的光催化转化和有机污染物的光催化降解。