[发明专利]一步法制备g-C3

说明书

本发明公开了一步法制备g‑C₃N₄/Fe₃O₄@KF磁性光驱动微型马达的制备方法，其以木棉纤维作为模板，同时负载g‑C₃N₄和Fe₃O₄，制备得到基于g‑C₃N₄/Fe₃O₄磁性自推进微型马达，其能通过磁性引导和气泡驱动达到难以接近的污染区域进行清洁处理，并且在处理后可通过外部磁场将其回收，避免其造成二次污染；本发明制备的原料普通易得，成本低廉，制备过程简单，绿色环保，所制得的微型马达具有优良的吸附性能和循环使用性能，在环保领域有潜在的应用价值。

技术领域

本发明属于微型马达技术领域，具体涉及一步法制备g-C₃N₄/Fe₃O₄@KF磁性光驱动微型马达及其制备方法。

背景技术

随着1981年扫描隧道显微镜发明以及纳米技术的发展，微型马达也应运而生。微型马达是尺度在微米、纳米级别，可以将外界的能量转化为自身驱动力的微观器件。自2002年首个自驱动微型马达被制备出以来，微型马达在微型米领域展现出了更宽广的应用前景。近年来，二维聚合石墨氮化碳（g-C₃N₄）作为一种共轭聚合物半导体，以其独特的光电性能、化学稳定性高、可见光吸收好、生物相容性好、成本低、合成简便和合适的禁带宽度等优点，在环境光催化领域引起了全世界的关注。这些独特特性使g-C₃N₄成为制氢、CO₂活化、有机污染物降解和传感应用的潜在候选材料。

木棉含有较高的木质素(15%～22%)和半纤维素(22%～45%)，纤维素质量分数低于50%且结晶度低。木棉表面还富含2%～3%的蜡质，单根木棉与水的接触角为151°，呈现出超疏水性。木棉纤维具有非常薄的细胞壁，具有充满空气的巨大中空区域，因此具有大的比表面积，并且便宜，环保，并且具有大规模生产的可能性。g-C₃N₄用作催化剂以产生气泡推力驱动。g-C₃N₄具有良好的可见光响应能力，还可以改善微型马达的比表面积。Fe₃O₄可以控制微型马达的运动方向，也可以回收利用，避免二次污染。

目前，关于四氧化三铁和石墨相氮化碳（g-C₃N₄/Fe₃O₄）的微型马达的相关报道不多，采用木棉纤维作为生物模板，来负载四氧化三铁和石墨相氮化碳的报道目前还没有看到。

发明内容

本发明的目的是提供一步法制备g-C₃N₄/Fe₃O₄@KF磁性光驱动微型马达及其制备方法，其以低廉易得的木棉纤维作为模板，同时负载Fe₃O₄和g-C₃N₄，制备得到微型马达，其能通过磁性引导和气泡驱动达到难以接近的污染区域进行清洁处理，并且在处理后可通过外部磁场将其回收，避免其造成二次污染。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种一步法制备g-C₃N₄/Fe₃O₄@KF磁性光驱动微型马达制备方法，所述方法包括以下步骤：

（1）将木棉用显微剪刀剪短至3-5mm左右的长度，为了使木棉纤维表面具有良好的亲水性，在木棉纤维上喷等氧离子体；

（2）称取三聚氰胺粉末、九水合硝酸铁粉末，溶解于水中得到溶液；

（3）将步骤（1）处理后的木棉纤维放入步骤（2）中的溶液中搅拌后静置浸泡；