[发明专利]一种偶氮基-石墨化氮化碳及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种偶氮基‑石墨化氮化碳及其制备方法和应用，该物质为棒状的偶氮基附着在石墨化氮化碳上，偶氮粉溶于有机溶剂的，不溶于水，无法直接吸附，且偶氮苯有一定毒性，直接用于重金属吸附会造成更严重的环境污染，该方法将偶氮基和石墨化氮化碳复合在一起，能够共同吸附金属离子，同时能够避免偶氮粉对环境的污染。本发明利用偶氮苯在可见光和紫外光的刺激作用下发生顺反异构的变化，对活性位点进行遮蔽或暴露，进而可控制材料在不同光下的吸附解吸，实现有效吸附和高效脱附。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种偶氮基-石墨化氮化碳及其制备方法和应用。

背景技术

利用吸附法去除废水中的重金属是一种操作简单、环境友好、经济成本低的方法。吸附剂应当能够选择性地从混合物中去除目标物质，并且能高效地释放吸附质以实现再生，由于吸附剂在这一过程中扮演着重要的角色，因而通过不同方式控制吸附剂性能来实现高效吸附和脱附是非常有吸引力的。具有结构或化学可调节性质的响应型功能材料近年来被设计并用于各类实际应用，光刺激因其快速和精确的控制性以及不产生非理想产物而受到特别的关注。偶氮苯作为典型的光响应分子，在紫外光(UV)和可见光(Vis)的刺激下，能够在顺式结构和反式结构之间进行转换。基于这一构型变化，偶氮苯有望实现利用紫外光或可见光的调节遮蔽或暴露功能吸附活性位。

近年来，基于偶氮苯的光刺激材料已应用于多个领域，药物释放、分子开关、印迹材料等。基于偶氮苯的光刺激材料应用于吸附领域的研究并不多，吸附领域中，多数是以大分子物质为吸附质，通过光控达到分离/吸附-解吸的循环。在吸附分离大分子物质时，通常有两种作用方式，第一种，偶氮苯自身含有与吸附质相互作用的基团，通过氢键或其他化学键形式，在可见光照时吸附待处理物质，在紫外光下由于构型的变化，吸附基团远离吸附质，实现光控解吸，进而达到光控下的吸附解吸。如Yan Liu等以含偶氮苯单体为光敏单体，结合刺激响应机制和印迹技术，制备了一种基于介孔载体的新型光响应分子印迹聚合物(P-MIPs)，模板分子在可见光刺激下可以很容易地结合在识别位点上，并在紫外光照射下被释放回溶液中，该材料也成功地应用于真实水样中BPA的光控分离，回收率良好。第二种，偶氮苯起到开关作用，在光刺激下对吸附位点起到遮蔽和暴露作用，在紫外光下呈顺式构型，分离体积较大的吸附质并吸附体积小的吸附质，可见光照时，释放吸附质，实现了光刺激下对大分子物质的分离以及小分子物质的吸附-解吸。如Peng Tan等将具有顺反异构体的偶氮苯衍生物引入铈掺杂的介孔氧化硅中，构筑了一种光响应智能吸附剂，偶氮苯顺式异构体能有效遮蔽活性位点，使吸附剂对亚甲基蓝(MB)和亮蓝(BB)进行选择性吸附，而其反式异构体则使活性位点暴露，导致吸附质释放，表现出优异的选择性吸附和高效脱附性能。

但是，现有光响应类材料在吸附领域的应用上有局限性，目前只有针对大分子物质的吸附分离，同时对于污染物中金属离子的吸附相关研究几乎没有。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种偶氮基-石墨化氮化碳及其制备方法和应用，以解决现有技术中光响应材料少有应用到金属离子吸附的问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种偶氮基-石墨化氮化碳的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，混合氢氧化钠溶液和对氨基苯甲酸晶体，形成混合液A；在混合液A中加入亚硝酸钠，形成混合液B；将混合液B用盐浴冷却后，添加盐酸溶液，搅拌进行反应，形成反应体系C；在反应体系C中加入苯酚和NaOH溶液的混合液，然后加入氢氧化钠调整pH值至8-10，搅拌后加入盐酸调节pH为5，抽滤后得到反应产物D，将反应产物D酸化重结晶后，冷冻干燥得到对羟基偶氮类苯甲酸；