一种聚苯胺/氮空位氮化碳/石墨烯复合凝胶及其制备方法和应用

专利主权项内容

1.一种聚苯胺/氮空位氮化碳/石墨烯复合凝胶，其特征在于，包括：聚苯胺/氮空位氮化碳复合纳米材料为主要光催化材料，石墨烯凝胶为吸附基质；聚苯胺/氮空位氮化碳复合纳米材料负载于石墨烯凝胶的孔道中，聚苯胺/氮空位氮化碳复合纳米材料通过化学基团与石墨烯表面的基团进行化学键合而形成三元复合凝胶；所述聚苯胺/氮空位氮化碳/石墨烯复合凝胶的制备方法包括如下步骤：(a)制备氮空位氮化碳材料：将前驱体和碱性氢氧化物混合溶解后干燥，固体于马弗炉中热解，产物水洗至中性即得氮空位氮化碳材料；其中前驱体为选自氰胺、三聚氰胺、二氰二胺、尿素中的一种；碱性氢氧化物为选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡中的一种；前驱体与碱性氢氧化物的质量比为1 : 0.1～1；马弗炉的煅烧温度为520～550℃，煅烧时间为1～6h，升温速率为1～10℃/min；(b)制备聚苯胺/氮空位氮化碳复合纳米材料：将步骤(a)所得的氮空位氮化碳、过氧化氢、盐酸溶液加入反应器中，搅拌后将混合物置于冰水浴中，滴加苯胺，搅拌反应8～12h后，将得到的悬浮液还原、过滤后得到深绿色固体沉淀，并用乙醇和蒸馏水洗涤，直到过滤溶液变为无色；产物在真空环境中干燥后即得聚苯胺/氮空位氮化碳复合纳米材料；其中苯胺与氮空位氮化碳的质量比为0.05～0.2 : 1，过氧化氢与苯胺的摩尔比为1.5 : 1，盐酸与苯胺的摩尔比为0.2 : 1；还原温度为90～100℃，还原时间为1～3h；(c)制备聚苯胺/氮空位氮化碳/石墨烯复合凝胶：将步骤(b)所得的聚苯胺/氮空位氮化碳复合纳米材料和氢氧化钾加入到氧化石墨烯分散液中，搅拌下加入三元聚醚胺的乙醇溶液，持续搅拌后将混合溶液转移到内衬为聚四氟乙烯的水热釜中进行水热反应；反应结束后，将所得黑色海绵状圆柱体产品冷却至室温，用去离子水洗涤以去除杂质；产品经冷冻干燥后即得聚苯胺/氮空位氮化碳/石墨烯复合凝胶；其中氧化石墨烯分散液的浓度为4mg·mL，氧化石墨烯与氢氧化钾的质量比为1 : 2；-1三元聚醚胺的规格为T-3000，三元聚醚胺与氢氧化钾的质量比为1 : 2；水热反应分两步，第一步100～110℃，10～12h；第二步160～180℃，10～12h。 （来 自 马 克 数 据 网）