[发明专利]凹凸棒石/C2

说明书

本发明提供一种凹凸棒石/C₂N一维/二维复合材料的制备方法，利用原位化学反应将二维C₂N薄层负载于一维凹凸棒石表面，有效抑制C₂N薄层再次聚集，在有效暴露活性位点的同时提高其比表面积，获得具有优异光、电性能的新型凹凸棒石/C₂N一维/二维复合材料。

技术领域

本发明属于新材料领域，具体涉及一种凹凸棒石/C₂N一维/二维复合材料的制备方法。

背景技术

近年来，碳氮化物基纳米结构材料，由于具有资源丰富、热稳定性和化学稳定性好、电子结构可调、无毒无害、成本低廉等优点，在光催化分解水领域引起了极大的关注^[13,14]。其中C₂N是目前最新报道的类石墨相氮化碳，它具有二维层状结构，理论预测表明其禁带宽度1.96 eV。在C₂N的二维薄层平面结构中，存在周期性的小孔，孔的边界由氮原子组成，导致电子在氮原子富集；而且C₂N片层之间的作用力较弱，具有表面活性位点多，比表面积大，电子传导效率等特点，因此，在光电分解水、锂离子电池等领域具有较好的应用前景。

二维材料特别是超薄二维材料，具有比零维和一维材料具有更高的比表面积、更多的表面活性位点、更有益的电子迁移率、更大的电子转移平台等优点，体现出高效的光学、电学及催化性能。但单层或薄层C₂N必然存在着二次聚合的倾向，如何用简单、低耗的方法获得C₂N薄层材料，并且能有效抑制其二次聚集，是一个具有挑战性的话题。

发明内容

本发明的技术方案中，在合成C₂N薄层材料的同时，将其通过强键合作用固定在具有较高比表面积的载体上，将有效抑制其再次聚集，在有效暴露活性位点的同时提高其比表面积；同时，强键合作用将为电子快速传递提供通道，这对于其光、电性能的提高都具有积极意义。

凹凸棒石（简称凹凸棒石，英文Attapulgite缩写为ATP）是江苏淮安的特色优势资源，它一种层链状晶体结构的镁铝硅酸盐粘土矿物，具有独特的纤维状晶体结构和发达的内外比表面积，是一种天然的一维纳米材料，其表面富含羟基和明显的负电性，容易与氨基等极性基团发生反应，成为其接枝、改性等重要活性位点；而且具有价廉、稳定、透光性好、吸附性能强，而且由于表面富含羟基无需预处理等优点，是性能优异的载体材料。因此，为了有效抑制C₂N薄层的二次聚集，同时降低其合成成本，本专利公布一种以一维凹凸棒石作为二维C₂N薄层载体，通过化学键合作用将C₂N薄层有效固定在凹凸棒石表面，发挥二者的协同效应，获得凹凸棒石/C₂N一维/二维复合材料的制备方法，所得的复合材料将大幅度提高C₂N薄层的稳定性，改善其性能，同时将降低其合成成本。

本发明提供一种凹凸棒石/C₂N一维/二维复合材料的制备方法，利用原位化学反应将二维C₂N薄层负载于一维凹凸棒石表面，有效抑制C₂N薄层再次聚集，在有效暴露活性位点的同时提高其比表面积，获得具有优异光、电性能的新型凹凸棒石/C₂N一维/二维复合材料。

本发明第一方面，提供了：

凹凸棒石/C₂N一维/二维复合材料，所述的复合材料是以凹凸棒石作为载体，在一维凹凸棒石表面负载有C₂N二维薄层材料。

本发明第二方面，提供了：

上述的凹凸棒石/C₂N一维/二维复合材料的制备方法，包括如下步骤：