[发明专利]一种石墨相氮化碳改性织物可见光催化剂及其一步法制备方法和应用

说明书

本发明提供了种石墨相氮化碳改性织物可见光催化剂及其一步法制备方法和应用，尿素和过渡金属盐化合物经过加热熔融可以形成低共熔溶剂体系，将涤纶织物置于此体系后，涤纶纤维发生轻微溶胀，有利于尿素分子进入并渗透涤纶纤维表层，从而在高温高压条件下形成石墨相氮化碳，使其被更加牢固的固定在纤维表面，另外，未被固定于纤维表面的石墨相氮化碳逐渐形成沉淀。所制备的催化剂用于室内空气净化时可使甲醛等污染物快速降解并在90分钟内使其去除率达到99％以上；而且，循环利用性能优异，而且经过水洗依然能够具有优异的催化性能。

技术领域

本发明涉及化工催化剂技术，具体为一种石墨相氮化碳改性织物可见光催化剂及其一步法制备方法和应用，具体为一种促进室内甲醛气体等有机污染物分解的石墨相氮化碳(g-C₃N₄)改性织物可见光催化剂及其制备方法。

背景技术

室内有害气体主要有装饰材料等放出的甲醛及生活环境中产生的甲硫醇、硫化氢及氨气等。其中甲醛对人体的危害最为严重，已经成为室内污染中危害最大的污染物，其对人体的眼睛、呼吸道以及皮肤等都有强烈刺激性，长期接触低浓度甲醛会引起恶心、支气管炎、结膜炎等症状。纳米二氧化钛通过光催化作用可将吸附于表面的甲醛等空气污染物分解氧化，从而使空气中甲醛的浓度降低，减轻或消除环境不适感。

作为一种廉价的环境友好的材料，纳米二氧化钛被广泛的用来空气环境中有害气体的处理。将纳米二氧化钛光催化剂应用于纺织品中，其在光照的作用下不仅能有效地降解空气中有毒有害气体，并能将细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处理，同时还具备除臭、抗污等功能。然而，纳米二氧化钛的能带隙是相对比较宽的(3～3.2eV)，只能吸收太阳光中3～5％左右的紫外光，这极大地限制了纳米二氧化钛的应用[Zhang S,Li J,ZengM,etal.In situ synthesis of water-soluble magnetic graphitic carbonnitridephotocatalyst and its synergistic catalytic performance[J].ACS AppliedMaterialsInterfaces.2013,5(23):12735-12743.]。因此，开发具有高效的可见光响应的催化剂是非常有必要的。

近年来，石墨相氮化碳(g-C₃N₄)，因其具有可见光响应(带隙为2.7e V)，以及制备方法简单、制备原料来源广泛，且无毒，热稳定性非常好，几乎不受任何酸碱等化学腐蚀，已经成为光催化材料的热门[Wang X,Blechert S,Antonietti M.Polymeric GraphiticCarbon Nitride for Heterogeneous Photocatalysis[J].ACS Catalysis.2012,2(8):1596-1606.]。然而g-C₃N₄是一种粉末催化剂，它的类石墨相结构，也就是单层氮化碳之间的范德华力作用使得它在水溶液中分散效果极差，从而增加了电子空穴对之间的复合而降低了光催化性能。此外，粉末催化剂都面临着回收利用困难的问题，使得重复利用率差而导致高成本。对粉末催化剂进行改性和负载是目前比较有效可行的方法。但是，g-C₃N₄通常需要经过高温煅烧处理才能够表现出高催化活性，这对于在不耐高温的纤维材料等方面应用就受到限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石墨相氮化碳改性织物可见光催化剂，不仅比现有放入纳米二氧化钛催化剂具有更高的可见光催化活性，而且g-C₃N₄不易脱落，在室内可见光条件下也能保持较好的催化性能，且其重复使用性能优良。

本发明另一目的在于提供一种石墨相氮化碳改性织物可见光催化剂的一步法制备方法，制备方法简单，能耗小，绿色环保。