一种偶氮基-石墨化氮化碳及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种偶氮基

【技术实现步骤摘要】
一种偶氮基
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石墨化氮化碳及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于催化剂
，具体涉及一种偶氮基
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石墨化氮化碳及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]利用吸附法去除废水中的重金属是一种操作简单、环境友好、经济成本低的方法。吸附剂应当能够选择性地从混合物中去除目标物质，并且能高效地释放吸附质以实现再生，由于吸附剂在这一过程中扮演着重要的角色，因而通过不同方式控制吸附剂性能来实现高效吸附和脱附是非常有吸引力的。具有结构或化学可调节性质的响应型功能材料近年来被设计并用于各类实际应用，光刺激因其快速和精确的控制性以及不产生非理想产物而受到特别的关注。偶氮苯作为典型的光响应分子，在紫外光(UV)和可见光(Vis)的刺激下，能够在顺式结构和反式结构之间进行转换。基于这一构型变化，偶氮苯有望实现利用紫外光或可见光的调节遮蔽或暴露功能吸附活性位。
[0003]近年来，基于偶氮苯的光刺激材料已应用于多个领域，药物释放、分子开关、印迹材料等。基于偶氮苯的光刺激材料应用于吸附领域的研究并不多，吸附领域中，多数是以大分子物质为吸附质，通过光控达到分离/吸附
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解吸的循环。在吸附分离大分子物质时，通常有两种作用方式，第一种，偶氮苯自身含有与吸附质相互作用的基团，通过氢键或其他化学键形式，在可见光照时吸附待处理物质，在紫外光下由于构型的变化，吸附基团远离吸附质，实现光控解吸，进而达到光控下的吸附解吸。如Yan Liu等以含偶氮苯单体为光敏单体，结合刺激响应机制和印迹技术，制备了一种基于介孔载体的新型光响应分子印迹聚合物(P
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MIPs)，模板分子在可见光刺激下可以很容易地结合在识别位点上，并在紫外光照射下被释放回溶液中，该材料也成功地应用于真实水样中BPA的光控分离，回收率良好。第二种，偶氮苯起到开关作用，在光刺激下对吸附位点起到遮蔽和暴露作用，在紫外光下呈顺式构型，分离体积较大的吸附质并吸附体积小的吸附质，可见光照时，释放吸附质，实现了光刺激下对大分子物质的分离以及小分子物质的吸附
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解吸。如Peng Tan等将具有顺反异构体的偶氮苯衍生物引入铈掺杂的介孔氧化硅中，构筑了一种光响应智能吸附剂，偶氮苯顺式异构体能有效遮蔽活性位点，使吸附剂对亚甲基蓝(MB)和亮蓝(BB)进行选择性吸附，而其反式异构体则使活性位点暴露，导致吸附质释放，表现出优异的选择性吸附和高效脱附性能。
[0004]但是，现有光响应类材料在吸附领域的应用上有局限性，目前只有针对大分子物质的吸附分离，同时对于污染物中金属离子的吸附相关研究几乎没有。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种偶氮基
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石墨化氮化碳及其制备方法和应用，以解决现有技术中光响应材料少有应用到金属离子吸附的问题。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0007]一种偶氮基
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石墨化氮化碳的制备方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1，混合氢氧化钠溶液和对氨基苯甲酸晶体，形成混合液A；在混合液A中加入亚硝酸钠，形成混合液B；将混合液B用盐浴冷却后，添加盐酸溶液，搅拌进行反应，形成反应体系C；在反应体系C中加入苯酚和NaOH溶液的混合液，然后加入氢氧化钠调整pH值至8
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10，搅拌后加入盐酸调节pH为5，抽滤后得到反应产物D，将反应产物D酸化重结晶后，冷冻干燥得到对羟基偶氮类苯甲酸；
[0009]步骤2，将对羟基偶氮类苯甲酸分散至甲醇和二甲基亚砜的混合溶液中，在避光条件下静置后，形成混合溶液E；将g
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C3N4加入到甲醇中，得到甲醇混合物；将混合溶液E和乙二醇二甲基丙烯酸酯加入到甲醇溶液中，搅拌后加入偶氮二异丁腈，混合后在避光条件下搅拌，获得反应产物F，将反应产物洗涤后冷冻干燥，获得偶氮基
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石墨化氮化碳，所述偶氮基为对羟基偶氮类苯甲酸。
[0010]本专利技术的进一步改进在于：
[0011]优选的，步骤1中，氢氧化钠溶液和对氨基苯甲酸晶体的混合比例为：10mL:1.37g；亚硝酸钠和对氨基苯甲酸晶体的混合质量比为：0.8:1.37。
[0012]优选的，步骤1中，苯酚和NaOH的混合比例为0.94g：8mL，苯酚和对氨基苯甲酸晶体的质量比为0.94:1.37。
[0013]优选的，步骤1中，所述反应产物D为橙红色疏松针状晶体，所述对羟基偶氮类苯甲酸为橙黄色粉末。
[0014]优选的，步骤2中，所述对羟基偶氮类苯甲酸和甲醇与二甲基亚砜的混合溶液混合比例为：0.24g:60mL；所述g
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C3N4和甲醇混合比例为0.5g:10mL。
[0015]优选的，步骤2中，所述对羟基偶氮苯甲酸和g
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C3N4的混合质量比为0.24:0.5。
[0016]一种通过上述任意一项制备方法制得的偶氮基
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石墨化氮化碳，所述偶氮基为对羟基偶氮类苯甲酸，对羟基偶氮类苯甲酸以棒状形式附着在石墨化氮化碳中。
[0017]一种上述偶氮基
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石墨化氮化碳的应用，所述偶氮基
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石墨化氮化碳用于吸附铜离子，吸附过程在可见光条件下进行。
[0018]优选的，所述偶氮基
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石墨化氮化碳在吸附铜离子时，待吸附溶液的pH值为5。
[0019]优选的，所述偶氮基
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石墨化氮化碳在吸附铜离子时，待吸附溶液中Cu
2+
的浓度为100mg/L，偶氮基
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石墨化氮化碳的用量为0.04g。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0021]本专利技术公开了一种偶氮基
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石墨化氮化碳及其制备方法，该物质为棒状的偶氮基附着在石墨化氮化碳上，偶氮粉溶于有机溶剂的，不溶于水，无法直接吸附，且偶氮苯有一定毒性，直接用于重金属吸附会造成更严重的环境污染，该方法将偶氮基和石墨化氮化碳复合在一起，能够共同吸附金属离子，同时能够避免偶氮粉对环境的污染。
[0022]本专利技术还公开了一种偶氮基
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石墨化氮化碳的应用，对重金属离子有一定的吸附作用。具体石墨氮化碳是有一定吸附作用的，一般是通过重金属与N原子的配位作用吸附；通过复合偶氮苯，不仅提高了吸附量，且赋予了其在不同光下表现出不同吸附效果的作用。偶氮苯对氮化碳的改性在于拓宽了吸附条件，并且在不同条件下有一定吸附
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解吸的效果；氮化碳对偶氮苯的改性在于作为载体，由于其光催化性提高了对光源的利用，且改善了偶氮苯无法直接吸附重金属的不利因素。
[0023]进一步的，利用偶氮苯在可见光和紫外光的刺激作用下发生顺反异构的变化，对活性位点进行遮蔽或暴露，进而可控制材料在不同光下的吸附解吸，实现有效吸附和高效脱附。
[0024]进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种偶氮基
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石墨化氮化碳的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，混合氢氧化钠溶液和对氨基苯甲酸晶体，形成混合液A；在混合液A中加入亚硝酸钠，形成混合液B；将混合液B用盐浴冷却后，添加盐酸溶液，搅拌进行反应，形成反应体系C；在反应体系C中加入苯酚和NaOH溶液的混合液，然后加入氢氧化钠调整pH值至8
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10，搅拌后加入盐酸调节pH为5，抽滤后得到反应产物D，将反应产物D酸化重结晶后，冷冻干燥得到对羟基偶氮类苯甲酸；步骤2，将对羟基偶氮类苯甲酸分散至甲醇和二甲基亚砜的混合溶液中，在避光条件下静置后，形成混合溶液E；将g
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C3N4加入到甲醇中，得到甲醇混合物；将混合溶液E和乙二醇二甲基丙烯酸酯加入到甲醇溶液中，搅拌后加入偶氮二异丁腈，混合后在避光条件下搅拌，获得反应产物F，将反应产物洗涤后冷冻干燥，获得偶氮基
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石墨化氮化碳，所述偶氮基为对羟基偶氮类苯甲酸。2.根据权利要求1所述的一种偶氮基
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石墨化氮化碳的制备方法，其特征在于，步骤1中，氢氧化钠溶液和对氨基苯甲酸晶体的混合比例为：10mL:1.37g；亚硝酸钠和对氨基苯甲酸晶体的混合质量比为：0.8:1.37。3.根据权利要求1所述的一种偶氮基
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石墨化氮化碳的制备方法，其特征在于，步骤1中，苯酚和NaOH的混合比例为0.94g：8mL，苯酚和对氨基苯甲酸晶体的质量比为0.94:1.37。4.根据权利要求1所述的一种偶氮基
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石墨化氮化碳的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述反应产...

【专利技术属性】
技术研发人员：高若晖，张良，钟吕玲，冯瑶，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：