一步法制备g-C3N4/Fe3O4@KF磁性光驱动微型马达制备方法技术

本发明专利技术公开了一步法制备g

【技术实现步骤摘要】
一步法制备g
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C3N4/Fe3O4@KF磁性光驱动微型马达制备方法


[0001]本专利技术属于微型马达
，具体涉及一步法制备g
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C3N4/Fe3O4@KF磁性光驱动微型马达及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着1981年扫描隧道显微镜专利技术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。
[0003]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
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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。
[0004]目前，关于四氧化三铁和石墨相氮化碳（g
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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。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一步法制备g
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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
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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。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种一步法制备g
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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
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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；（4）将步骤（3）处理后的木棉纤维过滤，放入的烘箱中干燥；（5）将步骤（4）处理后的样品放于瓷舟中，瓷舟外包裹锡纸放于管式炉中，在惰性
气氛下烧制，保温结束后炉冷至室温；即得到g
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C3N4/Fe3O4@KF微型马达。
[0007]进一步的，步骤（2）中所述三聚氰胺和九水合硝酸铁溶液：1.8
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3.4g三聚氰胺粉末、1.6
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2.5g九水合硝酸铁粉末，溶解温度为60
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80℃，搅拌时间为30
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60分钟。
[0008]进一步的，步骤（3）中搅拌时间为30
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60分钟，静置时间为24
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48小时。
[0009]进一步的，步骤（4）中干燥温度为60
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80℃，干燥时间为24
‑
48小时。
[0010]进一步的，步骤（5）中烧结温度为520
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590℃左右，烧结时间为2
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5小时。
[0011]本申请还保护g
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C3N4/Fe3O4@KF磁性微型马达在吸附废水有机物中的应用。
[0012]上述的g
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C3N4/Fe3O4@KF磁性微型马达的应用方法，在含有机物废水中加入过氧化氢作为燃料，通过可见光照射使所述g
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C3N4/Fe3O4@KF磁性微型马达自驱动。
[0013]上述的g
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C3N4/Fe3O4@KF磁性微型马达的应用方法，吸附完成后通过磁力回收g
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C3N4/Fe3O4@KF磁性微型马达由上述方法制得的一步法制备g
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C3N4/Fe3O4@KF磁性光驱动微型马达，其具有可见光下自驱动能力，同时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。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的主要优点：本专利技术制备的原料普通易得，成本低廉，制备过程简单，绿色环保。在制备合成过程中，同时将石墨相氮化碳和四氧化三铁均匀分布在木棉纤维的表面，从而得到一步法制备g
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C3N4/Fe3O4@KF磁性光驱动微型马达，其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。
[0015]说明书附图图1为g
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C3N4/Fe3O4磁性光驱动微型马达的SEM图；图2为g
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C3N4/Fe3O4磁性光驱动微型马达的EDX图；图3为g
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C3N4/Fe3O4磁性光驱动微型马达的XRD图；图4为g
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C3N4/Fe3O4磁性光驱动微型马达的驱动示意图；图5为g
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C3N4/Fe3O4磁性光驱动微型马达的磁性能测试图。
具体实施方式
[0016]为了使本专利技术所述的内容更加便于理解，以下实例将对本专利技术做进一步说明，但并非用以限制本专利技术的范围。
[0017]实施例1称取150mg木棉，将木棉用显微剪刀剪碎为3
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5mm左右的长度，在木棉纤维上喷等氧离子体。称取三聚氰胺粉末、九水合硝酸铁粉末，溶解于70℃装有200ml去离子水的烧杯中并搅拌40分钟。将预处理后的木棉纤维放入烧杯搅拌40分钟后静置浸泡36h。将浸泡后的木棉纤维过滤，放入70℃的烘箱中干燥24h直至烘干。将烘干后的样品放于瓷舟中，瓷舟外包裹锡纸放于管式炉中，升温至550℃保温4小时，保温结束后炉冷至室温。最终得到g
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C3N4/Fe3O4@KF微型马达。
[0018]实施例2滴加H2O2溶液到g
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C3N4/Fe3O4@KF微型马达，放在光学显微镜进行拍摄，通过加照可见光使微型马达运动，外加磁场进行控制微型马达的运动方向。
[0019]对上述实施例1所得g
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C3N4/Fe3O4@KF微型马达采用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDX）、X射线衍射仪（XRD）等仪器对产物进行分析。通过实施例2，进行微型马达的驱动测
试。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种一步法制备g
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C3N4/Fe3O4@KF磁性光驱动微型马达制备方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：（1）将木棉用显微剪刀剪短至3
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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；（4）将步骤（3）处理后的木棉纤维过滤，放入的烘箱中干燥；（5）将步骤（4）处理后的样品放于瓷舟中，瓷舟外包裹锡纸放于管式炉中，在惰性气氛下烧制，保温结束后炉冷至室温；即得到g
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C3N4/Fe3O4@KF微型马达。2.根据权利要求1所述的一步法制备g
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C3N4/Fe3O4@KF磁性光驱动微型马达的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述三聚氰胺和九水合硝酸铁溶液：1.8
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3.4g三聚氰胺粉末、1.6
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2.5g九水合硝酸铁粉末，溶解温度为60
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80℃，搅拌时间为30
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60分钟。3.根据权利要求1所述的一步法制备g
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C3N4/Fe3O4@KF磁性光驱动微型马达的制备方法，其特征在于：步骤（3）中搅拌时间为30
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【专利技术属性】
技术研发人员：郑婵，宋晓峄，郭佳琦，林建，
申请(专利权)人：福建工程学院，
类型：发明
国别省市：