一种浒苔基高分散铁原子修饰碳基纳米材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种浒苔基高分散铁原子修饰碳基纳米材料及其制备方法与应用，属于生物综合利用和海洋环境污染治理领域。本发明专利技术将浒苔生物质在＞700℃、惰性气氛中高温煅烧，所得材料与石墨型氮化碳混合，将混合材料混匀，300

【技术实现步骤摘要】
一种浒苔基高分散铁原子修饰碳基纳米材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于生物综合利用和海洋环境污染治理领域，具体涉及一种浒苔基高分散铁原子修饰碳基纳米材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]长残效除草剂在环境中的残留会造成较大的环境和非靶标生物安全风险。目前使用的农药降解方法受制于运行成本高、效率低等问题，因此亟需开发高效环保、适用性高的残留农药降解技术。
[0004]专利技术人发现，基于石墨型氮化碳材料(g
‑
C3N4)可实现多种农药的可见光催化降解，但材料对目标农药吸附性差、去除效率较低，限制了实际环境应用。
[0005]浒苔(Enteromorpha prolifera)是一种绿藻，含有丰富的含氮化合物，且分布广泛，来源丰富，生长力顽强。近年来，由于气候变化以及水体富营养化等原因，浒苔在中国沿海地区的春夏季节易发生爆发增殖现象，造成绿潮，对水生环境及生物产生不良影响。青岛附近海域尤其严重，从2007年初次爆发至今，年均打捞量数十万吨，影响航道，破坏水体生态系统平衡，同时还给养殖业和旅游业产生不利影响。目前对浒苔的开发利用主要集中于食品、饲料、活性物质提取以及生物质能源等方面，用于高效催化剂制备的研究较少，浒苔利用率较低，并不能快速解决环境污染问题。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种浒苔基高分散铁原子修饰碳基纳米材料及其制备方法与应用，本专利技术利用废弃浒苔制备了高分散铁原子修饰氮化碳材料，并将其用于高风险除草剂的催化降解。本专利技术制备的纳米材料对莠去津、西玛津等除草剂的可见光催化降解效率非常高。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：
[0008]本专利技术的第一个方面，提供一种浒苔基高分散铁原子修饰碳基纳米材料的制备方法，包括如下步骤：
[0009]将浒苔生物质在＞700℃、惰性气氛中高温煅烧，所得材料与石墨型氮化碳混合，将混合材料混匀，300
‑
500℃热处理1
‑
3h，即得。
[0010]本专利技术的第二个方面，提供上述制备方法获得的浒苔基高分散铁原子修饰碳基纳米材料。
[0011]本专利技术的浒苔基高分散铁原子修饰碳基纳米材料具有光催化降解除草剂的作用，可作为催化剂使用。因而本专利技术的第三个方面，提供上述浒苔基高分散铁原子修饰碳基纳
米材料在催化剂中的应用，所述催化剂具有光催化降解除草剂的作用。
[0012]本专利技术的有益效果为：
[0013]本专利技术的浒苔基高分散铁原子修饰碳基纳米材料的制备方法，所采用的原料浒苔价格低廉、来源广泛，一步高温热解制备得到高比表面积的生物质碳基材料，再与g
‑
C3N4混合后热处理即得，制备方法简单高效，省时省力，环保节能，且简便的制备方法具有大规模生产的潜力，有利于推广应用。
[0014]本专利技术利用浒苔和g
‑
C3N4成功制备了浒苔基高分散铁原子修饰碳基纳米材料，具有比表面积大，高效降解除草剂的优势，对于除草剂莠去津，10分钟降解效率即可达到近80％，降解速率为0.13112min
‑1，是g
‑
C3N4降解速率的4.39倍；对于除草剂莠灭净和西草净，10分钟降解效率即可达到90％以上，成功解决了浒苔利用率低、污染环境的问题的同时大大拓展了石墨型氮化碳材料g
‑
C3N4的应用范围，一举两得。
附图说明
[0015]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0016]图1为本专利技术实施例1制备的材料SA Fe
‑
CN
20
的TEM照片；
[0017]图2为本专利技术实施例2制备的材料SA Fe
‑
CN
10
的TEM照片；
[0018]图3为本专利技术实施例1制备的材料SA Fe
‑
CN
20
的HAADF
‑
STEM照片；
[0019]图4为本专利技术实施例2制备的材料SA Fe
‑
CN
10
的HAADF
‑
STEM照片；
[0020]图5为本专利技术实施例3制备的材料NP Fe
‑
CN5的HAADF
‑
STEM照片；
[0021]图6为本专利技术实施例制备的材料SA Fe
‑
CN
10
、SA Fe
‑
CN
20
及对照样品在Fe K
‑
边的XANES图；
[0022]图7为本专利技术实施例制备的材料SA Fe
‑
CN
10
、SA Fe
‑
CN
20
及对照样品的FT k3加权XANES图；
[0023]图8为本专利技术实施例、对比例制备的材料及g
‑
C3N4对莠去津除草剂降解率对比图；
[0024]图9为本专利技术实施例、对比例制备的材料及g
‑
C3N4对莠去津除草剂降解速率对比图；
[0025]图10为浒苔生物质在不同煅烧温度下得到的生物质基碳材料的SEM图；其中A为浒苔生物质400℃、氮气保护下高温煅烧2小时所得材料SEM图，B为浒苔生物质600℃、氮气保护下高温煅烧2小时所得材料SEM图，C为浒苔生物质800℃、氮气保护下高温煅烧2小时所得材料SEM图；
[0026]图11为本专利技术实施例2制备的材料SA Fe
‑
CN
10
对莠去津、西玛津、西草净、特丁津和莠灭净除草剂降解率对比图。
具体实施方式
[0027]鉴于现有g
‑
C3N4因吸附性差、除草剂去除率低而应用受限以及浒苔利用率低的问题，本专利技术提出了一种浒苔基高分散铁原子修饰碳基纳米材料及其制备方法与应用。
[0028]本专利技术的一种典型实施方式，提供了一种浒苔基高分散铁原子修饰碳基纳米材料的制备方法，包括如下步骤：
[0029]将浒苔生物质在＞700℃、惰性气氛中高温煅烧，所得材料与石墨型氮化碳混合，将混合材料混匀，300
‑
500℃热处理1
‑
3h，即得。
[0030]本专利技术的专利技术原理为：
[0031]本专利技术通过调整g
‑
C3N4的能带结构以及增大比表面积，大大提高了g
‑
C3N4的光催化性能。具体的，本专利技术通过高温煅烧浒苔生物质获得具有明显多孔结构的、比表面积大的生物质本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种浒苔基高分散铁原子修饰碳基纳米材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将浒苔生物质在＞700℃、惰性气氛中高温煅烧，所得材料与石墨型氮化碳混合，将混合材料混匀，300
‑
500℃热处理1
‑
3h，即得。2.如权利要求1所述制备方法，其特征在于，高温煅烧的温度为800℃；或，高温煅烧的时间为1
‑
3h，优选为2h。3.如权利要求1所述制备方法，其特征在于，所得材料与石墨型氮化碳的质量比为：1：5
‑
20，优选为：1：10。4.如权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述混匀具体为：将混合材料置于水溶液中超声，搅拌，离心去上清，干燥得到固体材料，然后将固体材料研磨成粉末。5.如权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述超声，超声时间为0.5
‑
1.0h，优选为0.5h；或，所述搅拌，搅拌时间为0....

【专利技术属性】
技术研发人员：刘雪，王大彬，张继光，方松，邱军，
申请(专利权)人：中国农业科学院烟草研究所中国烟草总公司青州烟草研究所，
类型：发明
国别省市：