[发明专利]一种氮掺杂的碳-镁复合纳米片的制备方法及应用

摘要

本发明公开了一种氮掺杂的碳‑镁复合纳米片的制备方法及应用。所述方法以六水氯化镁、氨水、单氰胺为原料、乙醇水溶液为溶剂、聚乙烯吡咯烷酮58000为桥联剂制备具有氮掺杂的碳‑镁复合纳米片，该材料是片状MgO与氮掺杂的活性炭复合形成三明治结构状的纳米片。氮掺杂的碳‑镁复合纳米片在环境污染治理，特别是水处理中具有质量轻、吸附性能良好、易回收、光催化降解效率高的优点，突破了无机纳米材料在水处理技术领域的工业化应用。

主权项

1.一种氮掺杂的碳‑镁复合纳米片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)称取一定质量的六水氯化镁和表面活性剂1置入乙醇水溶液1中并恒温搅拌，以形成均匀的镁盐溶液；

2)等计量比的氨水加入到上述镁盐溶液中并不断搅拌，从而形成氢氧化镁浆料；

3)将该浆料装入高温反应釜中反应，反应完成液待自然冷却后，去除上清液，并用去离子水和乙醇分别洗涤2次；

4)用乙醇水溶液2配制成浆料溶液，按照配方比例加入单氰胺和表面活性剂2并恒温搅拌；

5)待搅拌均匀后置入高压反应釜中反应，自然冷却后去除上清液，将所得浆料用水、醇各离心洗涤两次，然后真空干燥得到氮掺杂的碳‑镁复合纳米片前驱体；

6)将步骤5)的前驱体在惰性气体气氛炉中焙烧得到氮掺杂的碳‑镁复合纳米片。

2.根据权利要求1所述的氮掺杂的碳‑镁复合纳米片的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂1是泊洛沙姆、聚乙二醇20000、乙二胺四乙酸、聚乙烯吡咯烷酮58000、十二烷基苯磺酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚中的至少一种，所述表面活性剂2是泊洛沙姆、聚乙二醇20000、聚乙烯吡咯烷酮58000、十六烷基三甲基溴化铵和脂肪醇聚氧乙烯醚中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的氮掺杂的碳‑镁复合纳米片的制备方法，其特征在于，每制备1g氮掺杂的碳‑镁复合纳米片，加入的六水氯化镁的量为2～10g，表面活性剂1的量为1.0～3.0g，表面活性剂2的量为1.0～5.0g，单氰胺的量为4～12mL。作为优选的技术方案，加入的六水氯化镁与单氰胺的质量体积比为1:0.2～3。

4.根据权利要求1所述的氮掺杂的碳‑镁复合纳米片的制备方法，其特征在于，所述乙醇水溶液1为10％～80％乙醇溶液，用量为50～150mL；所述乙醇水溶液2为30％～80％乙醇溶液，用量为100～400mL。

5.根据权利要求1所述的氮掺杂的碳‑镁复合纳米片的制备方法，其特征在于，所述氨水溶液中NH₃·H₂O含量为15％～28％，用量为2～20mL；步骤4)氢氧化镁浆料溶液的浓度为5～10g/L。

6.根据权利要求1所述的氮掺杂的碳‑镁复合纳米片的制备方法，其特征在于，步骤1)恒温搅拌的条件为温度：25～50℃，搅拌速率：400～800r/min，搅拌时间：20～60min；步骤2)搅拌的条件为温度：25～50℃，搅拌速率：400～800r/min，搅拌时间：20～240min；步骤4)恒温搅拌的条件为温度：25～80℃，搅拌时间：60～240min。

7.根据权利要求1所述的氮掺杂的碳‑镁复合纳米片的制备方法，其特征在于，步骤3)高温反应釜的反应条件为温度：100～250℃，时间：5h～20h；步骤5)高压反应釜的反应条件为温度：100～250℃，时间：3h～10h；搅拌速率：200～500r/min。

8.根据权利要求1所述的氮掺杂的碳‑镁复合纳米片的制备方法，其特征在于，步骤6)所述惰性气体为N₂、Ar或He，气体流速为10～30mL/min，焙烧温度：300～700℃，焙烧时间：1～3.0h。

9.权利要求1～8任意一项所述方法制备的氮掺杂的碳‑镁复合纳米片在处理环境污染物的应用。

10.根据权利要求9所述的氮掺杂的碳‑镁复合纳米片的制备方法，其特征在于，所述应用是在水污染处理物的应用。