【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于材料化学领域，具体涉及一种柔性氮化碳复合膜的制备方法及应用。
技术介绍
1、石墨相氮化碳作为一种有前景的二维共轭物质，在众多跨学科领域引起了广泛关注。由于这种多功能高分子半导体具有独特的化学稳定性、合适的能带结构和无毒性，光催化是其中一个突出的研究方向，尤其在环境修复和细菌消杀方面具有吸引力。与金属基催化剂相比，氮化碳无金属成分且对可见波长具有响应，可以避免浸出金属离子的二次污染和高能耗的紫外光源。然而，氮化碳的大多数应用都是粉末状态或固定在固体基底上，颗粒性质和不溶性所带来的问题一直是制约氮化碳新应用的关键挑战。
2、氮化碳的层间范德华力和氢键作用限制了氮化碳在绝大多数溶剂中的溶解或分散，氮化碳不溶解到溶剂里很难实现基于液相的氮化碳相关表征，更难以实现基于溶解条件下制得复合材料和功能化薄膜的应用。现已报道的一些溶解氮化碳材料的溶剂，如硫酸和甲基磺酸，它们通常表现出很强的腐蚀性和氧化性，以及长反应周期和繁琐的合成步骤，所以寻找一种更加环境友好、反应温和且反应及操作简单的溶剂是有必要的。多聚磷酸是溶解氮化碳的新一代良好溶剂，其酸性较弱、腐蚀性较小、酸度可控、无氧化性，同时其具粘性性质可以提供一定的剪切力，促进碳材料的分层及分散。
3、近年来，氮化碳薄膜形成方面取得的突破使其在许多领域得到广泛应用，其中大多数是通过物理或化学方法涂覆或沉积在基底上，或者通过过滤/抽滤的方法成膜，然后去除滤膜转移到无纺布或电极上。有报道剥离后的氮化碳纳米片可以抽滤成膜，但所需的纳米片浓度很低，使用量也极少，很难从膜
技术实现思路
1、专利技术目的：针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种柔性氮化碳复合膜。通过在新溶剂多聚磷酸中溶解氮化碳和碳纳米管的状态下均相复合，经过共析出和抽滤，制备了一种新型柔性氮化碳薄膜。本专利技术有效解决了氮化碳几乎不溶于任何溶剂、氮化碳材料多为粉末态或固定在固体基底上成膜应用的问题。本专利技术制备复合膜具有良好得到力学性能，并保留了氮化碳的半导体性质，在光照下产生活性氧，表现出优异的杀菌性能，有望在生物医学和特殊器件设计上展开实际应用。
2、本专利技术还提供所述柔性氮化碳复合膜的制备方法及其应用。
3、技术方案：为了实现上述目的，本专利技术所述一种柔性氮化碳复合膜，由溶解在多聚磷酸中的氮化碳和碳纳米管液体组装复合后，抽滤干燥，从滤膜上剥离得到。
4、本专利技术制备的复合膜表面平整，力学性能良好，远优于碳纳米管膜本身，可卷曲或剪裁为任意形状；通过改变氮化碳/碳纳米管悬浮液的量可以调节薄膜的厚度。从微观来看，氮化碳均匀分布在碳纳米管上，且两者的复合渗透到薄膜内部。
5、其中，所述多聚磷酸由磷酸脱水缩合而成，多聚磷酸介于磷酸和二聚磷酸之间，由两者混合，搅拌均匀制得，其中五氧化二磷质量分数为72％-80％，可以通过调节比例来调控五氧化二磷的含量，从而控制游离氢离子的量和酸的粘度。作为优选，所述五氧化二磷质量分数为74％-78％。
6、更为优选，所述多聚磷酸由高浓度多聚磷酸和磷酸混合，搅拌均匀即得到75％p2o5的多聚磷酸。其中，所用的高浓度多聚磷酸为85％p2o5，所用的磷酸为62％p2o5，两者等体积混合，得到五氧化二磷含量为75％的多聚磷酸。其中，多聚磷酸(85％p2o5)在常温下为坚硬玻璃态，需要在60℃烘箱中加热后再与磷酸(62％p2o5)混合。
7、本专利技术所述的柔性氮化碳复合膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
8、(1)将氮化碳和碳纳米管加入多聚磷酸中，在高温下机械搅拌，得到混合均匀的黑色溶液；
9、(2)将步骤(1)所述黑色溶液滴入甲醇中，将溶解在多聚磷酸中的氮化碳和碳纳米管共同析出；
10、(3)将步骤(2)所述的析出的氮化碳和碳纳米管复合物反复洗涤，至中性；
11、(4)洗至中性的氮化碳和碳纳米管复合物在水中分散均匀，真空抽滤至滤膜上；
12、(5)将抽滤后的样品连同滤膜烘干，黑色柔性氮化碳复合膜即可从滤膜上完整剥下来。
13、其中，步骤(1)氮化碳和碳纳米管质量比为2:1-10:1。
14、其中，步骤(1)氮化碳与多聚磷酸的比例为2mg/l-50mg/ml。
15、其中，步骤(1)中在80-100℃下机械搅拌12-24小时。
16、本专利技术所述的柔性氮化碳复合膜在光催化杀菌中的应用。
17、作为优选，上述所制备的氮化碳碳纳米管复合膜用于光催化杀菌，检测其杀菌能力的实验步骤如下：
18、步骤1：将细菌接种于液体培养基中，在37℃培养箱中，170rpm震荡，过夜培养；
19、步骤2：将氮化碳和碳纳米管复合膜剪裁成小块加入用生理盐水稀释后的菌液中(0.6mg/ml)，光照1-2h；
20、步骤3：光照前后分别取100μl菌液涂抹在固体培养基上，放置于37℃培养箱中培养16h，通过菌落的生长情况判断复合膜的杀菌效果。
21、其中，所用的光为300w氙灯，滤掉波长小于400nm的光；选用革兰氏阴性菌大肠杆菌和革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌为模型，所配制细菌浓度为106cfu/ml；所有的培养液及培养基使用前经过高压灭菌处理。通过加入自由基牺牲剂，zeta电位测试，红外成像仪测温等方法，研究主要的杀菌机理为活性氧的产生。
22、本专利技术所述的柔性氮化碳复合膜在用于加速细菌感染创面愈合中的应用。
23、其中，将复合膜覆在实验小鼠金黄色葡萄球菌感染的伤口上，小鼠自由在太阳光下活动，对比覆有普通纱布的伤口，评估创面愈合状况。
24、本专利技术所述含有所述的柔性氮化碳复合膜的杀菌鱼缸。
25、其中，鱼缸分为生活区和净化区，两区隔开；柔性氮化碳复合膜应用于下层净化区，净化区顶部隔板上安置光源进行光照。氧气泵鼓出氧气通入净化区，促进净化区的水的净化。
26、本专利技术制备所述基底氮化碳复合膜所使用的多聚磷酸，所述多聚磷酸由磷酸脱水缩合而成，介于磷酸和二聚磷酸之间，由两者混合，搅拌均匀制得，其中五氧化二磷质量分数为72％-80％。
27、作为优选，所述五氧化二磷质量分数为74％-78％。
28、更为优选，所述五氧化二磷质量分数为75％。
29、本专利技术中用多聚磷酸溶解氮化碳，可以通过调节比例来调控五氧化二磷的含量，从而控制游离氢离子的量和酸的粘度。与之前已报到的氮化碳良溶剂硫酸或甲基磺酸相比，多聚磷酸较温和，无氧化性，更具有普适性。本专利技术所需的处于磷酸和二聚磷酸之间的多聚磷酸的弱酸性使表面发生质子化；其粘性提供了剪切力，以促进机械搅拌下的分层。同时，多聚磷酸的水解缩短了链长，降低了密度，为插层提供了更大的可能性，在此基础上实现溶解。
30、本专利技术的氮化碳复合膜制备方法，只需要在多聚磷酸中均相本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种柔性氮化碳复合膜，其特征在于，由溶解在多聚磷酸中的氮化碳和碳纳米管液体组装复合后，抽滤干燥，从滤膜上剥离得到。
2.根据权利要求1所述的柔性氮化碳复合膜，其特征在于，所述多聚磷酸由磷酸脱水缩合而成，介于磷酸和二聚磷酸之间，由两者混合，搅拌均匀制得，其中五氧化二磷质量分数优选为72％-80％。
3.一种权利要求1所述的柔性氮化碳复合膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)氮化碳和碳纳米管质量比为2:1-10:1。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)氮化碳与多聚磷酸的比例为2mg/L-50mg/mL。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中在80-100℃下机械搅拌12-24小时。
7.一种权利要求1所述的柔性氮化碳复合膜在光催化杀菌和用于加速细菌感染创面愈合中的应用。
8.一种含有权利要求1所述的柔性氮化碳复合膜杀菌鱼缸。
9.根据权利要求8所述的杀菌鱼缸，其特征在于，所述鱼缸分为
10.一种制备权利要求1所述基底氮化碳复合膜所使用的多聚磷酸，所述多聚磷酸由磷酸脱水缩合而成，介于磷酸和二聚磷酸之间，由两者混合，搅拌均匀制得，其中五氧化二磷质量分数为72％-80％。
...【技术特征摘要】
1.一种柔性氮化碳复合膜，其特征在于，由溶解在多聚磷酸中的氮化碳和碳纳米管液体组装复合后，抽滤干燥，从滤膜上剥离得到。
2.根据权利要求1所述的柔性氮化碳复合膜，其特征在于，所述多聚磷酸由磷酸脱水缩合而成，介于磷酸和二聚磷酸之间，由两者混合，搅拌均匀制得，其中五氧化二磷质量分数优选为72％-80％。
3.一种权利要求1所述的柔性氮化碳复合膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)氮化碳和碳纳米管质量比为2:1-10:1。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)氮化碳与多聚磷酸的比例为2mg/l-50mg/ml。
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