本發(fā)明涉及材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高效處理有機(jī)污染的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的制備方法。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體氮化碳（c3n4）作為熱點材料在科學(xué)界被深度研究，廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域：如在利用光催化對空氣、水及其他物質(zhì)的凈化、細(xì)胞成像、生物分子的檢測、氣相檢測、生物醫(yī)療應(yīng)用以及其他方面都產(chǎn)生了十分突出的作用。石墨相氮化碳是由碳原子和單原子組成的一類二維聚合材料，除了具有與普通納米材料一樣的表面效應(yīng)、低尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)外，還具有其他特殊的性質(zhì)。如：光致發(fā)光、電化學(xué)發(fā)光、高催化性能以及光電子特性（傳感、成像）等。氮化碳能隙帶為2.7ev，可吸收可見光作為能量驅(qū)動。然而，由于其較快的電子空穴復(fù)合效率和差的導(dǎo)電性導(dǎo)致的低載流子傳輸效率阻礙了其催化效率限制了其大規(guī)模的推廣應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是：提供一種高效處理有機(jī)污染的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的制備方法，解決上述問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種高效處理有機(jī)污染的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的制備方法，該方法包括如下步驟：

（1）制備半導(dǎo)體氮化碳粉末：稱取前驅(qū)體置于氧化鋁坩堝中，將所述氧化鋁坩堝置于馬弗爐內(nèi)煅燒，制得高效催化性能的氮化碳粉體；

（2）水浴還原制備納米金顆粒復(fù)合氮化碳粉末：取木質(zhì)素、所述氮化碳粉體與氯金酸鹽溶于酸性溶液中，得混合溶液，利用水浴加熱的方法不斷攪拌所述混合溶液，將還原的納米金顆粒均勻分散在氮化碳中，制得納米金顆粒復(fù)合氮化碳粉末；

（3）二次煅燒制備高效復(fù)合產(chǎn)物：將所述納米金顆粒復(fù)合氮化碳粉末離心干燥后，置于研缽中進(jìn)行研磨，在馬弗爐內(nèi)進(jìn)行二次煅燒，制得木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳。

進(jìn)一步的，步驟（1）中所述步驟（1）中所述前驅(qū)體為尿素、三聚氰胺或硫脲中的任意一種。

進(jìn)一步的，步驟（1）中所述稱取前驅(qū)體置于氧化鋁坩堝中具體為稱取10mg尿素置于15ml氧化鋁坩堝內(nèi)。

進(jìn)一步的，步驟（1）中所述煅燒具體為在2℃/min的升溫速率的條件下，550℃煅燒2h，然后在3~5℃/min退火速率條件下退火。

進(jìn)一步的，步驟（2）中所述木質(zhì)素與氮化碳粉體的質(zhì)量比為1：5，所述氯金酸鹽為0.5~4mm。

進(jìn)一步的，步驟（2）中所述酸性溶液為50ml的20mm的鹽酸溶液。

進(jìn)一步的，步驟（2）中所述水浴加熱為：將混合溶液倒入50ml離心管中，在溫度為80℃的條件下水浴加熱12h。

進(jìn)一步的，步驟（3）中所述離心的條件為以4000r/min的離心速率離心15min分離粉體。

進(jìn)一步的，步驟（3）中所述干燥為在60℃的條件下真空干燥粉末12h。

進(jìn)一步的，步驟（3）中所述二次煅燒具體為在馬弗爐內(nèi)以2℃/min的升溫速率的條件下，550℃煅燒2h，然后在3~5℃退火速率條件下退火。

本發(fā)明提供了一種高效處理有機(jī)污染的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的制備方法，該方法采用高溫煅燒制備氮化碳半導(dǎo)體粉末；水浴還原納米金修飾氮化碳，可將金屬、非金屬以及半導(dǎo)體納米粒子與氮化碳粉末相復(fù)合。從而，大大改善氮化碳粉體的光電及催化性能，提高太陽能的利用率。一方面，貴金屬納米顆粒分散在氮化碳內(nèi)可以有效捕獲光生電子，促進(jìn)了電子和空穴的分離，抑制光生電子和空穴的復(fù)合。同時木質(zhì)素廣泛存在于木質(zhì)組織中，是世界第二位豐富的有機(jī)物，具有低成本、高效還原性的特性。木質(zhì)素高分子內(nèi)部擁有大量的酚羥基和醇羥基，作為對游離在溶液中的au離子起著還原劑、穩(wěn)定劑和附著劑的作用。再者，木質(zhì)素本身具有對有機(jī)污染物的高吸附性與氮化碳多孔結(jié)構(gòu)相結(jié)合進(jìn)一步促進(jìn)了對水污染的處理。其所需設(shè)備，工藝簡單，成本低廉，所得產(chǎn)品具有良好的穩(wěn)定性、光吸收、高催化，高效處理有機(jī)染料好的性能，為進(jìn)一步應(yīng)用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)做出了堅實的鋪墊。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。其中，

圖1為本發(fā)明所述的一種高效處理有機(jī)污染的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的制備方法的過程示意圖；

圖2為本發(fā)明所述的一種高效處理有機(jī)污染的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的制備方法所制備的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的eds能譜圖；

圖3為本發(fā)明所述的一種高效處理有機(jī)污染的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的制備方法所制備的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的熒光光譜圖；

圖4為本發(fā)明所述的一種高效處理有機(jī)污染的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的制備方法所制備的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳在不同溶液中還原納米金的xrd譜圖；

圖5為本發(fā)明所述的一種高效處理有機(jī)污染的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的制備方法的金的hrtem圖；

圖6為本發(fā)明所述的一種高效處理有機(jī)污染的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的制備方法所制備的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的比表面積測試圖；

圖7為本發(fā)明所述的一種高效處理有機(jī)污染的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的制備方法所制備的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的氮化碳半導(dǎo)體sem圖；

圖8為本發(fā)明所述的一種高效處理有機(jī)污染的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的制備方法所制備的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的氮化碳與木質(zhì)素結(jié)合的sem圖；

圖9為本發(fā)明所述的一種高效處理有機(jī)污染的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的制備方法所制備的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的sem圖；

圖10為本發(fā)明所述的一種高效處理有機(jī)污染的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的制備方法所制備的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的氮化碳半導(dǎo)體tem圖；

圖11為本發(fā)明所述的一種高效處理有機(jī)污染的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的制備方法所制備的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的氮化碳與木質(zhì)素結(jié)合的tem圖；

圖12為本發(fā)明所述的一種高效處理有機(jī)污染的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的制備方法所制備的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的tem圖；

圖13為本發(fā)明所述的一種高效處理有機(jī)污染的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的制備方法所制備的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的吸附性能表征圖。

具體實施方式

本發(fā)明提供一種高效處理有機(jī)污染的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的制備方法，包括以下步驟：

（1）采用在馬弗爐高溫煅燒制備氮化碳半導(dǎo)體，通過控制前驅(qū)體的類型，升溫速率，煅燒溫度，煅燒時間，退火方式等制備更優(yōu)催化性能的氮化碳粉末；

（2）通過將一定量的木質(zhì)素與煅燒的氮化碳粉末混合加入氯金酸鹽，在水浴加熱的條件下，控制溶液的酸堿度，加熱的溫度及時間，通過x射線能譜儀獲取最優(yōu)的貴金屬納米金沉積的氮化碳；

（3）將貴金屬沉積的氮化碳復(fù)合物質(zhì)高速離心分離，真空條件下干燥后，置于馬弗爐內(nèi)高溫煅燒，進(jìn)一步優(yōu)化氮化碳復(fù)合結(jié)構(gòu)的催化和傳感性能。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

一種高效處理有機(jī)污染的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的制備方法，包括：

步驟一：制備半導(dǎo)體氮化碳粉末：稱取前驅(qū)體置于氧化鋁坩堝中，將所述氧化鋁坩堝置于馬弗爐內(nèi)煅燒，制得高效催化性能的氮化碳粉體；

在一個實施例中，該步驟可以具體如下執(zhí)行：稱取10mg尿素與15ml氧化鋁坩堝內(nèi)，以2℃/min的升溫速率，550℃煅燒2h，3~5℃退火速率處理粉體。

步驟二：水浴還原制備納米金顆粒復(fù)合氮化碳粉末：取木質(zhì)素、所述氮化碳粉體與氯金酸鹽溶于酸性溶液中，得混合溶液，利用水浴加熱的方法不斷攪拌所述混合溶液，將還原的納米金顆粒均勻分散在氮化碳中，制得納米金顆粒復(fù)合氮化碳粉末。

在一個實施例中，稱取質(zhì)量比為1：5的木質(zhì)素和氮化碳粉體混合，制備20mm的鹽酸溶液50ml并加入氯金酸鹽（0.5~4mm），在磁力攪拌的作用下，水浴80℃加熱12h，4000r/min離心15min，60℃真空干燥12h。

步驟三：二次煅燒制備高效復(fù)合產(chǎn)物：將所述納米金顆粒復(fù)合氮化碳粉末離心干燥后，置于研缽中進(jìn)行研磨，在馬弗爐內(nèi)進(jìn)行二次煅燒，制得木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳。

在一個實施例中，該步驟可以具體如下執(zhí)行：將干燥后的粉末置于研缽中研磨成細(xì)粉，倒入氧化鋁坩堝內(nèi)，以2℃/min的升溫速率，550℃煅燒2h，3~5℃退火速率處理粉體。

上述步驟所得的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳，其性能請參閱圖1-圖6，請參閱圖1，圖1為本發(fā)明所述的一種高效處理有機(jī)污染的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的制備方法的過程示意圖。如圖1所示，氮化碳、木質(zhì)素首先經(jīng)過水浴加熱還原納米金，然后經(jīng)馬弗爐煅燒修飾獲得多孔氮化碳木質(zhì)素納米金復(fù)合結(jié)構(gòu)。

請參閱圖2，圖2為本發(fā)明所述的一種高效處理有機(jī)污染的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的制備方法所制備的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的eds能譜圖。如圖2所示，為制備的微納結(jié)構(gòu)氮化碳表面eds能譜及元素c，n，o，au的分布圖。

請參閱圖3，圖3為本發(fā)明所述的一種高效處理有機(jī)污染的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的制備方法所制備的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的熒光光譜圖。如圖3所示，處理過的氮化碳粉體相比較初始的氮化碳半導(dǎo)體熒光強(qiáng)度更低，表示光生載流子分離效率得到提高，進(jìn)一步促進(jìn)處理有機(jī)水污染效率。

請參閱圖4，圖4為本發(fā)明所述的一種高效處理有機(jī)污染的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的制備方法所制備的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳在不同溶液中還原納米金的xrd譜圖。如圖4所示，經(jīng)該方法整理后的氮化碳出現(xiàn)了明顯的au納米顆粒的峰，說明已成功還原了納米金顆粒。

請參閱圖5，圖5為本發(fā)明所述的一種高效處理有機(jī)污染的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的制備方法的金的hrtem圖。如圖5所示，經(jīng)該方法還原的納米金顆粒出現(xiàn)明顯的晶格條紋，經(jīng)測量晶格間距為納米金（111）晶面的晶格間距。

請參閱圖6，圖6為本發(fā)明所述的一種高效處理有機(jī)污染的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的制備方法所制備的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的比表面積測試圖。如圖6所示，經(jīng)該方法整理后的氮化碳的比表面積得到提升，同時出現(xiàn)微孔、介孔，進(jìn)一步表征了其高效的吸附能力。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。但是本發(fā)明不限于所列出的實施例，還應(yīng)包括在本發(fā)明所要求的權(quán)利范圍內(nèi)其他任何公知的改變。

首先，此處所稱的“一個實施例”或“實施例”是指可包含于本發(fā)明至少一個實現(xiàn)方式中的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性。在本說明書中不同地方出現(xiàn)的“在一個實施例中”并非均指同一個實施例，也不是單獨的或選擇性的與其他實施例互相排斥的實施例。

其次，本發(fā)明利用結(jié)構(gòu)示意圖等進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實施例時，為便于說明，示意圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是實例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。此外，在實際制作中應(yīng)包含長度、寬度及深度的三維空間。

另外，本發(fā)明中所講的字母簡稱，均為本領(lǐng)域固定簡稱，其中部分字母文解釋如下：sem圖：電子掃描顯像圖；eds圖：能譜圖；xrd譜圖：x射線熒光衍射；tem圖：透射電子顯微鏡;bet圖：比表面積測試圖；pl圖：熒光光譜圖；hrtem譜圖：高分辨率透射電鏡；mm代表毫摩爾每升。

實施例一

本實施案例按如下步驟展示一種高效處理有機(jī)污染的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的制備方法：

步驟一：高溫煅燒氮化碳粉體的制備

在一個實施例中，該步驟可以具體如下執(zhí)行：稱取10mg尿素于15ml氧化鋁坩堝內(nèi)，以2℃/min的升溫速率，550℃煅燒2h，3~5℃退火速率處理粉體。

步驟二：水浴加熱納米金顆粒的還原

在一個實施例中，該步驟可以具體如下執(zhí)行：稱取100mg木質(zhì)素與500mg氮化碳粉體混合，制備20mm的鹽酸溶液50ml并加入氯金酸鹽（2mm），在磁力攪拌的作用下，水浴80℃加熱12h，4000r/min離心15min，60℃真空干燥12h。

步驟三：二次煅燒復(fù)合產(chǎn)物

在一個實施例中，該步驟可以具體如下執(zhí)行：將干燥后的粉末置于研缽中研磨成細(xì)粉，倒入氧化鋁坩堝內(nèi)，以2℃/min的升溫速率，550℃煅燒2h，3~5℃退火速率處理粉體。

本實施例制備的一種高效處理有機(jī)污染的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的不同組分表面形貌請參閱圖7-9，圖7為本發(fā)明所述的一種高效處理有機(jī)污染的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的制備方法所制備的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的氮化碳半導(dǎo)體sem圖；圖8為本發(fā)明所述的一種高效處理有機(jī)污染的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的制備方法所制備的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的氮化碳與木質(zhì)素結(jié)合的sem圖；圖9為本發(fā)明所述的一種高效處理有機(jī)污染的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的制備方法所制備的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的sem圖。

實施例二

本實施案例按如下步驟展示一種高效處理有機(jī)污染的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的制備方法：

步驟一：高溫煅燒氮化碳粉體的制備

在一個實施例中，該步驟可以具體如下執(zhí)行：稱取10mg尿素于15ml氧化鋁坩堝內(nèi)，以2℃/min的升溫速率，550℃煅燒2h，3~5℃退火速率處理粉體。

步驟二：水浴加熱納米金顆粒的還原

在一個實施例中，該步驟可以具體如下執(zhí)行：稱取200mg木質(zhì)素與1g氮化碳粉體混合，制備20mm的鹽酸溶液50ml并加入氯金酸鹽（4mm），在磁力攪拌的作用下，水浴80℃加熱12h，4000r/min離心15min，60℃真空干燥12h。

步驟三：二次煅燒復(fù)合產(chǎn)物

在一個實施例中，該步驟可以具體如下執(zhí)行：將干燥后的粉末置于研缽中研磨成細(xì)粉，倒入氧化鋁坩堝內(nèi)，以2℃/min的升溫速率，550℃煅燒2h，3~5℃退火速率處理粉體。

實施例三

本實施案例按如下步驟展示一種高效處理有機(jī)污染的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的制備方法：

步驟一：高溫煅燒氮化碳粉體的制備

在一個實施例中，該步驟可以具體如下執(zhí)行：稱取10mg尿素于15ml氧化鋁坩堝內(nèi)，以2℃/min的升溫速率，550℃煅燒2h，3~5℃退火速率處理粉體。

步驟二：水浴加熱納米金顆粒的還原

在一個實施例中，該步驟可以具體如下執(zhí)行：稱取100mg木質(zhì)素與500mg氮化碳粉體混合，制備20mm的鹽酸溶液50ml并加入氯金酸鹽（0.5mm），在磁力攪拌的作用下，水浴80℃加熱12h，4000r/min離心15min，60℃真空干燥12h。

步驟三：二次煅燒復(fù)合產(chǎn)物

在一個實施例中，該步驟可以具體如下執(zhí)行：將干燥后的粉末置于研缽中研磨成細(xì)粉，倒入氧化鋁坩堝內(nèi)，以2℃/min的升溫速率，550℃煅燒2h，3~5℃退火速率處理粉體。

在以上三個實施例中，木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾的氮化碳可以高效處理水有機(jī)物污染，請參閱圖10-12，圖10為本發(fā)明所述的一種高效處理有機(jī)污染的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的制備方法所制備的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的氮化碳半導(dǎo)體tem圖；圖11為本發(fā)明所述的一種高效處理有機(jī)污染的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的制備方法所制備的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的氮化碳與木質(zhì)素結(jié)合的tem圖；圖12為本發(fā)明所述的一種高效處理有機(jī)污染的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的制備方法所制備的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的tem圖。如圖12所示，納米金顆粒分散在氮化碳粉體內(nèi)。

木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳還具有高效吸附有機(jī)染料的性能（亞甲基藍(lán)50mg/l），請參閱圖13，圖13為在暗室磁力攪拌的作用下吸附20min、40min、60min從圖十三可以看出，僅需要20min1mmau含量的氮化碳木質(zhì)素復(fù)合物質(zhì)對50mg/l的亞甲基藍(lán)的吸附率可高達(dá)近100%。

木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾的氮化碳具有多孔、高比表面積、優(yōu)異催化效率、高靈敏傳感性能等適用于多領(lǐng)域的優(yōu)點。

綜上所述，本發(fā)明公開了一種高效處理有機(jī)污染的木質(zhì)素還原納米金顆粒修飾氮化碳的制備方法，本方法在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上充分采用高溫煅燒制備氮化碳水浴加熱還原納米金顆粒，其所需設(shè)備、工藝簡單，成本低廉，所得產(chǎn)品具有很好的高吸附性能，高催化降解，多孔，高比表面積進(jìn)一步促進(jìn)了應(yīng)用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。具體表現(xiàn)為：優(yōu)點是（1）采用一步高溫煅燒制備氮化碳粉體。生產(chǎn)所需的工藝、設(shè)備極其簡單，成本低，同時產(chǎn)品具有多孔，高比表面積，優(yōu)異催化效率，高靈敏傳感性能等適用于多領(lǐng)域的優(yōu)點。

（2）采用具有多羥基、世界第二豐富有機(jī)物同時作為造紙廠廢水中的主要物質(zhì)木質(zhì)素作為還原劑，綠色環(huán)保低價將貴金屬沉積在氮化碳中，同時其具有高吸附性能，進(jìn)一步提升復(fù)合結(jié)構(gòu)處理有機(jī)水污染的能力。

（3）制備出的氮化碳復(fù)合物質(zhì)不僅能夠高效處理污染物，同時還可以應(yīng)用于sers基底、生物醫(yī)療應(yīng)用，細(xì)胞成像等領(lǐng)域。

應(yīng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。