[发明专利]一种基于纤维素的三维多孔g-C3N4/C气凝胶及其制备方法

摘要

本发明公开了一种基于纤维素的三维多孔g‑C₃N₄/C气凝胶及其制备方法。本发明利用纤维素为原料，氢氧化钠/尿素/水混合溶液为溶剂溶解得到纤维素溶液，经简单的化学交联制备纤维素气凝胶；采用挤压吸附法将三聚氰胺负载至纤维素气凝胶上，采用高温煅烧法将纤维素气凝胶转化为碳气凝胶，同时三聚氰胺转化为石墨相氮化碳气相沉积至碳气凝胶上，形成具有三维多孔结构的g‑C₃N₄/C气凝胶。本发明制备过程简单，生产成本低廉，所得的三维多孔g‑C₃N₄/C气凝胶易于回收利用，且具有均匀孔径和大比表面积，有望应用于光催化降解有机污染物。

主权项

1.一种基于纤维素的三维多孔g‑C3N4/C气凝胶的制备方法，其特征在于：通过挤压吸附方法将三聚氰胺负载到纤维素气凝胶表面，经高温煅烧将三聚氰胺热聚合转化为石墨相氮化碳并均匀沉积在碳气凝胶上，得到具有三维多孔结构的g‑C3N4/C气凝胶；其具体制备过程包括如下步骤：(1)纤维素气凝胶的制备：将2‑4.5g纤维素溶解于‑12℃预冷的质量比为7：12：81的氢氧化钠/尿素/水混合溶液中，剧烈搅拌得到浓度为2～4.5wt％的纤维素溶液；然后加入0.6～1.5g交联剂N，N'‑亚甲基双丙烯酰胺，常温下搅拌30分钟进行化学交联，水洗后冷冻干燥，即得纤维素气凝胶；(2)三维多孔g‑C3N4/C气凝胶的制备：将5～15g三聚氰胺倒入300mL去离子水中搅拌得三聚氰胺悬浊液，再将步骤(1)制得的纤维素气凝胶浸入三聚氰胺悬浊液中并浸没，通过挤压吸附悬浊液中的三聚氰胺，经冷冻干燥或60℃烘箱干燥得到负载有三聚氰胺的纤维素气凝胶；最后将负载有三聚氰胺的纤维素气凝胶置于管式炉中，在氩气保护下，以1～5℃/min的速度升温至520～600℃，煅烧4h后，自然冷却至常温，即得三维多孔g‑C3N4/C气凝胶；所述的纤维素采用纤维素粉、脱脂棉、废弃纸浆粕、木浆粕、棉浆粕等纤维素材料中的任一种。