[发明专利]一种木质素基碳复合石墨相氮化碳/Mxene的异质结光催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种木质素基碳复合g-C₃N₄/Mxene的异质结光催化剂的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：

（1）碱木素处理：取制浆黑液提取的碱木素和稀硫酸，室温下磁力搅拌混合12~24 h，过滤、干燥后得到木质素；

（2）木质素基纳米碳的制备：配制低共熔溶剂，将氯化胆碱作为氢键受体、硫脲或尿素或甜菜碱作为氢键供体，在80~90℃下反应15~90 min，待形成澄清透明的溶液后，加入步骤（1）处理后的木质素并不断搅拌，反应12~24 h后冻干12~24 h，经研磨后得到木质素冻干粉；

（3）g-C₃N₄的制备：以尿素为前驱体，在管式炉中以1~2℃/min升温速率升至450~550℃，保温0.5~1 h，制得g-C₃N₄；

（4）Mxene的制备：取碳化铝钛粉末，缓慢加入氢氟酸溶液中，在25~50℃水浴加热条件下搅拌24~72 h，之后用去离子水离心，洗涤沉淀，直至上清液pH为7，所得沉淀经干燥后得到刻蚀相的Ti₃C₂黑色粉末，记为Mxene；

（5）C/g-C₃N₄/Mxene三元异质结光催化材料的制备：取步骤（2）制得的木质素冻干粉放入去离子水中超声分散均匀，再加入步骤（4）制得的Mxene，继续超声分散均匀，然后加入步骤（3）制得的g-C₃N₄ 再超声分散均匀，超声结束后在60~80℃下干燥12~24 h，干燥结束后进行热处理，即得到木质素基碳复合g-C₃N₄/Mxene的异质结光催化剂。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中稀硫酸浓度为0.1~0.5mol/L。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中氢键受体与氢键供体的摩尔比为1：1~1：5。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中木质素的质量与氢键受体与氢键供体质量之和比为1:3~1：10。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（5）中木质素冻干粉的质量为5-10mg，Mxene质量为5-10mg，g-C₃N₄的质量为1g。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（5）中热处理具体为：在惰性气体保护下，于管式炉中以1~2℃/min升温速率升至450~550℃，保温0.5~1h。

7.一种如权利要求1-6任一项所述制备方法制得的木质素基碳复合g-C₃N₄/Mxene的异质结光催化剂。

8.一种如权利要求7所述的木质素基碳复合g-C₃N₄/Mxene的异质结光催化剂在光催化合成过氧化氢中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：光催化反应：取木质素基碳复合g-C₃N₄/Mxene的异质结光催化剂与去离子水混合，先避光条件下反应，待暗吸附平衡后，开启可见光氙灯对悬浮液进行照射。