[发明专利]一种聚酰亚胺/碳量子点/硫化锌量子点复合气凝胶及其制备方法

说明书

本发明涉及一种聚酰亚胺/碳量子点/硫化锌量子点复合气凝胶及其制备方法，属于聚酰亚胺改性技术领域。制备方法为：通过水热法制备碳量子点；通过水热法制备硫化锌量子点；将碳量子点、硫化锌量子点、二酐和二胺单体在有机溶剂中混合，加入亚胺化试剂得到聚酰亚胺气凝胶前驱体；聚酰亚胺气凝胶前驱体进行老化，溶剂置换，最后超临界干燥得到复合气凝胶。本发明聚酰亚胺/碳量子点/硫化锌复合气凝胶具有较大的比表面积以及良好的光催化性能。

技术领域

本发明涉及聚酰亚胺改性技术领域，尤其涉及一种聚酰亚胺/碳量子点/硫化锌量子点复合气凝胶及其制备方法。

背景技术

聚酰亚胺是主链上含有酰亚胺基团的一类聚合物。聚酰亚胺分子中含有稳定的芳杂环结构单元，具有优于其他高分子材料的耐热性能、良好的机械性能和电性能。聚酰亚胺优异的综合性能，使其在现代工业的各行各业都有广泛的应用，主要用途有柔性薄膜、涂料、先进复合材料、胶黏剂等。

近年来，无毒、低廉的具有高可见光活性和稳定的新型有机聚合物光催化剂成为当前光催化领域的研究热点。其中聚酰亚胺能够吸收可见光，引起了科学家广泛的兴趣。

文章1(“Facile green synthesis of crystalline polyimide photocatalystforhydrogen generation from water”,Chu,Journal of Materials Chemistry,2012,22,15519-15521”)公开了以三聚氰胺和均苯四甲酸二酐为原料采用固相热聚合的方法合成了聚酰亚胺，并发现其具有光催化分解水产氢活性。

文章2(“Bandgap modulation of polyimide photocatalyst for optimum H₂production activity under visible light irradiation”，Wang，Internationaljournalof hydrogen energy,2013，38，10768-10772)公开报道通过改变不同的煅烧温度得到不同聚合度的聚酰亚胺,从而研究其电子结构的变化对其光催化产氨活性的影响。随着煅烧温度的上升(250-350℃)，聚合度逐渐增强,紫外-可见光吸收带边发生红移。在一系列样品中，325℃煅烧制得的样品在可见光(a420nm)照射下，Pt作为助催化剂，10vol％甲醇水溶液中表现出最高的产氨活性。

然而，现阶段聚酰亚胺用作光催化剂时，对光的吸收效率较低，对载流子的传输效率较低，导致光生载流子的复合率高，导致光催化效率较低。

碳量子点是一类尺寸小于10nm的碳纳米材料，导电性优良，高量子产率，化学稳定性强以及量子点的特殊光电性能，成为现在的研究热点。碳量子点特有卓越的上转换性能，即以较低频率的激发光激发出较高频率的发射光，例如将可见光转换成紫外－近紫外光，使其可以被宽带隙的半导体吸收利用，提高光吸收效率。

文章3(“Preparation of carbon quantum dots/TiO₂ nanotubes compositesand their visible light catalytic applications.”Pan，Journal of MaterialsChemistry A,2014,2，18082-18086”)公开报道使用简单的静电纺丝法和水热法，定向可控地制备了碳量子点/TiO₂纳米复合体系，实验证明，该产物具有十分卓越的可见光催化效果，原因则主要归结于碳量子点特有的上转换效应以及可以有效的促进光生电子空穴对的产生和分离。