CN112375379B - 一种孔径可控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种孔径可控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶及其制备方法和应用。在常温常压下，由石墨碳（GC）作为吸附基底构筑气凝胶，共价三嗪骨架（CTFs）作为光催化剂负载于石墨碳上，并通过聚乙烯醇（PVA）交联剂控制孔径，形成蜂窝型CTFs@GC气凝胶，该气凝胶中的GC和CTFs分别作为吸附位点和光催化位点，对芳香类污染物具有超高的吸附及光催化降解速率，且可通过调节PVA分子的链长实现气凝胶孔径尺寸的调节，应对复杂的水体污染状况。本发明孔径可控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶既采用绿色环保的方法合成，又对芳香类污染物具有超高的催化降解性能，使用后的气凝胶便于回收再利用，可用于环境污染治理、化工等相关领域。
Description
技术领域
本发明属于材料制备领域，尤其涉及一种孔径可控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶及其制备方法和应用。
背景技术
近年来，我国水污染状况已十分普遍，且有越来越严重的趋势，水污染治理工作迫在眉睫。应对复杂的水体污染状况，吸附法由于其普适性和高效率得到了越来越广泛的使用。传统的吸附剂为了获得高效的吸附性能，往往将材料控制在纳米尺寸，但是纳米材料的使用极大的增加了回收过程中的难度以及造成未知的生物毒性。通过石墨碳（GC）将其构造成宏观的气凝胶形式，不仅能获得丰富的孔隙结构，保证其高效的吸附能力，同时还具有更低的密度，使其能漂浮在水面上，更易于回收再利用。
然而，气凝胶的再利用，还必须涉及到污染物富集后的脱附或者矿化，将共价三嗪骨架（CTFs）作为光催化剂负载在石墨碳上，形成CTFs@GC的气凝胶结构，可以在仅使用绿色的太阳光能源，实现污染物的矿化及气凝胶的再生，是一种环保可行的策略。但是，在构筑CTFs@GC气凝胶的过程中，由于孔隙的不均匀性，以及气凝胶的弱堆积作用，极易造成孔隙的坍塌和光催化剂的堆叠，无法高效实现吸附和再生的循环。
发明内容
针对现有技术存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种孔径可控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶及其制备方法和应用，本发明的CTFs@GC气凝胶在制备过程中实现了可控的孔径尺寸调节，又能使CTFs均一负载在石墨碳上。本发明CTFs@GC气凝胶还具有蜂窝型的孔径、极低的密度和三维的宏观结构，使用后的气凝胶还便于回收利用。
为了得到一种孔径可控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶，本发明采用了一种全新的思路：利用PVA作为气凝胶构筑的骨架，保证了蜂窝型孔径的刚性，还利用PVA具有的不同分子链长，实现可控的孔径大小，以便于适用于不同的应用场景。
所述的一种孔径可控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶，其特征在于，由石墨碳GC作为吸附基底构筑气凝胶，共价三嗪骨架CTFs负载在石墨碳基底上，再以聚乙烯醇PVA作为气凝胶的交联骨架，形成所述的孔径可控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶。
所述的一种孔径可控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶，其特征在于，所述的GC尺寸大于30μm，CTFs粒径为1~3 μm。
所述的一种孔径可控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶，其特征在于，所述石墨碳基底与共价三嗪骨架CTFs的质量比为1~2 : 1。
所述的一种孔径可控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶，其特征在于，包括以下步骤：
1）将GC分散于水中，再加入CTFs混合均匀，得到CTFs负载的GC水凝胶；然后，将PVA加入水溶液中加热溶解，形成PVA水溶胶；
2）将CTFs负载的GC水凝胶与PVA水溶胶混合，并将其通过冰模板法处理，即制得所述的孔径可控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶。
所述的一种孔径可控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶的制备方法，其特征在于，GC分散液和CTFs的混合过程在常温常压和超声环境下完成；CTFs负载的GC水凝胶与PVA水溶胶的混合过程在常温常压和超声环境下完成。
所述的一种孔径可控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶的制备方法，其特征在于，步骤1）制备CTFs负载的GC水凝胶的混合过程中，GC在水中的浓度控制在2.5~15 mg/mL，优选为8mg/mL；CTFs在水中的浓度控制在2~8 mg/mL，优选为5 mg/L。
所述的一种孔径可控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶的制备方法，其特征在于，冰模板法处理分为先后进行的冷冻固化和冷冻干燥两步处理过程，冷冻固化的温度控制在-50~-70℃，优选为-60℃；冷冻固化时间控制在2~4 h，优选为3 h；冷冻干燥的温度控制在-60~-80℃，优选为-70℃；冷冻干燥的时间控制在20~30 h，优选为24 h。
所述的一种孔径可控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶的制备方法，其特征在于，所述PVA的平均分子量在10000-60000之间，不同分子量的PVA具有不同的分子链长，用于调节气凝胶的孔径大小。
所述的一种孔径可控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶的制备方法，其特征在于，所述CTFs由对苯二腈聚合而成，具体过程如下：于惰性气体保护下且-5~5℃温度环境中，向对苯二腈中加入三氟甲磺酸并搅拌1~2h，之后在80~120℃环境下恒温保持10~30min，得到透明固状物质；所述透明固状物质用研钵研磨后，依次经乙醇和水洗涤，烘干，即得到所述的共价三嗪骨架材料CTFs；其中，三氟甲磺酸的体积用量以对苯二腈的物质的量计为1~2mol/L，优选为1.6mol/L。
所述的蜂窝型CTFs@GC气凝胶在吸附-光催化降解芳香类污染物中的应用。
本发明提供了一种孔径可控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶的构筑方式，该气凝胶中PVA作为骨架提供了可控的孔径，GC和CTFs分别作为吸附基底和光催化位点，对芳香类污染物具有超高的吸附和光催化降解速率。
聚乙烯醇（PVA）作为一种交联剂，可以作为气凝胶的骨架，不仅可以增强气凝胶的稳定性；而且可控的PVA分子链尺寸，还能使气凝胶保持可控的孔径尺寸；同时，蜂窝型的结构保证了巨大的纳污空间，使气凝胶能实现连续的吸附-再生过程。因此，采用PVA作为CTFs@GC气凝胶的骨架合成一种孔径可控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶实现吸附和再生的高效循环，是一种至关重要的吸附-再生材料的优化策略。
本发明的CTFs@GC气凝胶在实施使用中具有以下优势：
1、与传统的气凝胶相比，本发明的CTFs@GC气凝胶既可以实现高效吸附水中污染物，又可以在仅利用太阳光的情况下实现污染物的降解，具有重复利用的可循环性。
2、与传统的光催化再生气凝胶相比，本发明的CTFs@GC气凝胶的制备方法绿色环保、成本低廉，同时通过PVA作为支撑孔径的骨架，实现了孔径调节的可控性，提供污染物传质的空间，增强了气凝胶结构的刚性和稳定性。
3、由于本发明的CTFs@GC气凝胶同时具备制备简易，污染物去除效率高和稳定性高的特点，在化学催化和水污染控制等领域有很大应用潜能。
附图说明
图1为实施例2制得的蜂窝型CTFs@GC气凝胶的电镜扫描图；
图2为实施例5制得的蜂窝型CTFs@GC气凝胶的电镜扫描图；
图3为实施例6制得的蜂窝型CTFs@GC气凝胶的电镜扫描图。
图4为实施例7制得的无PVA调控的CTFs@GC气凝胶的电镜扫描图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。
以下实施例中，石墨碳分散液的制备方法均为：将片层尺寸为30~60 μm的石墨碳（石墨碳购自于浙江碳谷上希材料科技有限公司）分散于水中，配制石墨碳浓度<10 mg/mL的水分散液。下面各实施例中，均利用该石墨烯分散液制备蜂窝型CTFs@GC气凝胶。
当然，本领域技术人员应当知道，该石墨碳分散液和CTFs的制备方法只是本发明的优选方式，且各参数可以根据实际需要进行调整。石墨碳分散液也可以采用现有技术中的其他碳基分散液。
本发明的气凝胶是由水凝胶通过冰模板法，冷冻干燥制得。水凝胶是采用超声分散法实现。CTFs和石墨碳在水中分散均一后，然后石墨碳的大π共轭结构生长从而在π-πEDA作用下形成CTFs@GC水凝胶；PVA通过在高温和超声过程中溶解在水中，形成水凝胶；最后混合CTFs@GC水凝胶和PVA水凝胶，形成混合水凝胶，用于制备孔径可控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶。具体实施例如下：
实施例1
本实施例中，制备孔径可控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶的具体步骤如下：
（1）将4 mmol对苯二腈加入石英管中，在0℃冰水浴中，氮气氛围保护下，将2.5 mL三氟甲磺酸缓慢加入石英管中，并保持搅拌，持续搅拌1.5 h，得到均一粘稠的溶液；
（2）然后将步骤（1）盛有粘稠溶液的石英管转移至电热恒温鼓风干燥箱中，于100℃下保持20 min，得到透明固状物质。将得到的透明固状物质用研钵磨细后，依次用乙醇和水洗涤各三次，然后在60 ℃的烘箱中烘干24 h得到白色粉末即为共价三嗪骨架（CTFs）；
（3）将10 mL 8 mg/mL石墨碳分散液与50 mg步骤（2）所得CTFs混合，超声10-15min，使CTFs在石墨碳片层上充分分散，得到CTFs@GC的水凝胶。
（4）将50 mg平均分子量为10000的PVA溶解在水中，在85℃的水浴下超声分散2 h，形成PVA的水溶胶。
（5）将步骤（3）所得CTFs@GC的水凝胶和（4）所得PVA水溶胶混合，通过超声2 h，得到的水凝胶混合液在冰模板中冷冻固化2 h（冷冻固化的温度-20℃），再冷冻干燥24 h后（冷冻干燥的温度为-70℃），形成孔径可控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶。
实施例2
本实施例中，制备孔径可控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶的具体步骤如下：
（1）将4 mmol对苯二腈加入石英管中，在0℃冰水浴中，氮气氛围保护下，将2.5 mL三氟甲磺酸缓慢加入石英管中，并保持搅拌，持续搅拌1.5 h，得到均一粘稠的溶液；
（2）然后将步骤（1）盛有粘稠溶液的石英管转移至电热恒温鼓风干燥箱中，于100℃下保持20 min，得到透明固状物质。将得到的透明固状物质用研钵磨细后，依次用乙醇和水洗涤各三次，然后在60 ℃的烘箱中烘干24 h得到白色粉末即为共价三嗪骨架（CTFs）；
（3）将10 mL 8 mg/mL石墨碳分散液与50 mg步骤（2）所得CTFs混合，超声10-15min，使CTFs在石墨碳片层上充分分散，得到CTFs@GC的水凝胶。
（4）将50 mg平均分子量为20000的PVA溶解在水中，在85℃的水浴下超声分散2 h，形成PVA的水溶胶。
（5）将步骤（3）所得CTFs@GC的水凝胶和（4）所得PVA水溶胶混合，通过超声2 h，得到的水凝胶混合液在冰模板中冷冻固化2 h（冷冻固化的温度-20℃），再冷冻干燥24 h后（冷冻干燥的温度为-70℃），形成孔径可控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶。
实施例3
本实施例中，制备孔径可控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶的具体步骤如下：
（1）将4 mmol对苯二腈加入石英管中，在0℃冰水浴中，氮气氛围保护下，将2.5 mL三氟甲磺酸缓慢加入石英管中，并保持搅拌，持续搅拌1.5 h，得到均一粘稠的溶液；
（2）然后将步骤（1）盛有粘稠溶液的石英管转移至电热恒温鼓风干燥箱中，于100℃下保持20 min，得到透明固状物质。将得到的透明固状物质用研钵磨细后，依次用乙醇和水洗涤各三次，然后在60 ℃的烘箱中烘干24 h得到白色粉末即为共价三嗪骨架（CTFs）；
（3）将10 mL 8 mg/mL石墨碳分散液与50 mg步骤（2）所得CTFs混合，超声10-15min，使CTFs在石墨碳片层上充分分散，得到CTFs@GC的水凝胶。
（4）将50 mg平均分子量为30000的PVA溶解在水中，在85℃的水浴下超声分散2 h，形成PVA的水溶胶。
（5）将步骤（3）所得CTFs@GC的水凝胶和（4）所得PVA水溶胶混合，通过超声2 h，得到的水凝胶混合液在冰模板中冷冻固化2 h（冷冻固化的温度-20℃），再冷冻干燥24 h后（冷冻干燥的温度为-70℃），形成孔径可控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶。
实施例4
本实施例中，制备孔径可控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶的具体步骤如下：
（1）将4 mmol对苯二腈加入石英管中，在0℃冰水浴中，氮气氛围保护下，将2.5 mL三氟甲磺酸缓慢加入石英管中，并保持搅拌，持续搅拌1.5 h，得到均一粘稠的溶液；
（2）然后将步骤（1）盛有粘稠溶液的石英管转移至电热恒温鼓风干燥箱中，于100℃下保持20 min，得到透明固状物质。将得到的透明固状物质用研钵磨细后，依次用乙醇和水洗涤各三次，然后在60 ℃的烘箱中烘干24 h得到白色粉末即为共价三嗪骨架（CTFs）；
（3）将10 mL 8 mg/mL石墨碳分散液与50 mg步骤（2）所得CTFs混合，超声10-15min，使CTFs在石墨碳片层上充分分散，得到CTFs@GC的水凝胶。
（4）将50 mg平均分子量为40000的PVA溶解在水中，在85℃的水浴下超声分散2 h，形成PVA的水溶胶。
（5）将步骤（3）所得CTFs@GC的水凝胶和（4）所得PVA水溶胶混合，通过超声2 h，得到的水凝胶混合液在冰模板中冷冻固化2 h（冷冻固化的温度-20℃），再冷冻干燥24 h后（冷冻干燥的温度为-70℃），形成孔径可控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶。
实施例5
本实施例中，制备孔径可控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶的具体步骤如下：
（1）将4 mmol对苯二腈加入石英管中，在0℃冰水浴中，氮气氛围保护下，将2.5 mL三氟甲磺酸缓慢加入石英管中，并保持搅拌，持续搅拌1.5 h，得到均一粘稠的溶液；
（2）然后将步骤（1）盛有粘稠溶液的石英管转移至电热恒温鼓风干燥箱中，于100℃下保持20 min，得到透明固状物质。将得到的透明固状物质用研钵磨细后，依次用乙醇和水洗涤各三次，然后在60 ℃的烘箱中烘干24 h得到白色粉末即为共价三嗪骨架（CTFs）；
（3）将10 mL 8 mg/mL石墨碳分散液与50 mg步骤（2）所得CTFs混合，超声10-15min，使CTFs在石墨碳片层上充分分散，得到CTFs@GC的水凝胶。
（4）将50 mg平均分子量为50000的PVA溶解在水中，在85℃的水浴下超声分散2 h，形成PVA的水溶胶。
（5）将步骤（3）所得CTFs@GC的水凝胶和（4）所得PVA水溶胶混合，通过超声2 h，得到的水凝胶混合液在冰模板中冷冻固化2 h（冷冻固化的温度-20℃），再冷冻干燥24 h后（冷冻干燥的温度为-70℃），形成孔径可控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶。
实施例6
本实施例中，制备孔径可控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶的具体步骤如下：
（1）将4 mmol对苯二腈加入石英管中，在0℃冰水浴中，氮气氛围保护下，将2.5 mL三氟甲磺酸缓慢加入石英管中，并保持搅拌，持续搅拌1.5 h，得到均一粘稠的溶液；
（2）然后将步骤（1）盛有粘稠溶液的石英管转移至电热恒温鼓风干燥箱中，于100℃下保持20 min，得到透明固状物质。将得到的透明固状物质用研钵磨细后，依次用乙醇和水洗涤各三次，然后在60 ℃的烘箱中烘干24 h得到白色粉末即为共价三嗪骨架（CTFs）；
（3）将10 mL 8 mg/mL石墨碳分散液与50 mg步骤（2）所得CTFs混合，超声10-15min，使CTFs在石墨碳片层上充分分散，得到CTFs@GC的水凝胶。
（4）将50 mg平均分子量为60000的PVA溶解在水中，在85℃的水浴下超声分散2 h，形成PVA的水溶胶。
（5）将步骤（3）所得CTFs@GC的水凝胶和（4）所得PVA水溶胶混合，通过超声2 h，得到的水凝胶混合液在冰模板中冷冻固化2 h（冷冻固化的温度-20℃），再冷冻干燥24 h后（冷冻干燥的温度为-70℃），形成孔径可控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶。
实施例7
本实施例中，制备无PVA调控的CTFs@GC气凝胶的具体步骤如下：
（1）将4 mmol对苯二腈加入石英管中，在0℃冰水浴中，氮气氛围保护下，将2.5 mL三氟甲磺酸缓慢加入石英管中，并保持搅拌，持续搅拌1.5 h，得到均一粘稠的溶液；
（2）然后将步骤（1）盛有粘稠溶液的石英管转移至电热恒温鼓风干燥箱中，于100℃下保持20 min，得到透明固状物质。将得到的透明固状物质用研钵磨细后，依次用乙醇和水洗涤各三次，然后在60 ℃的烘箱中烘干24 h得到白色粉末即为共价三嗪骨架（CTFs）；
（3）将10 mL 8 mg/mL石墨碳分散液与50 mg步骤（2）所得CTFs混合，超声10-15min，使CTFs在石墨碳片层上充分分散，得到CTFs@GC的水凝胶。
（4）将步骤（3）所得CTFs@GC的水凝胶在冰模板中冷冻固化2 h（冷冻固化的温度-20℃），再冷冻干燥24 h后（冷冻干燥的温度为-70℃），形成无PVA调控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶。
对实施例2、5、6、7所得的蜂窝型CTFs@GC气凝胶进行电镜扫描，其结果分别如图1、图2、图3和图4所示。由图1-3中可以看出，随着PVA分子量的不断增加，气凝胶蜂窝型的孔径也不断地增加，石墨碳暴露更多地吸附位点，优先吸附污染物。CTFs作为光催化位点点缀在石墨碳上。由此实现了污染物吸附后，通过太阳光辐射地方式去除。
由图4可以看出，没有PVA调控的CTFs@GC气凝胶展现出骨架的坍塌和碎片状的气凝胶状态，不利于其进一步的环境应用。
应用实例1
分别利用实施例1~6所得的孔径可控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶和实施例7所得的无PVA调控的CTFs@GC气凝胶在氙灯照射下分别对苯进行吸附光催化转化试验。
实验条件为：量取200 mL 浓度为0.1 mmol/L的苯溶液于光反应器中，加入5 mg蜂窝型CTFs@GC气凝胶，于暗处磁力搅拌30min达到吸附-脱附平衡，然后打开氙灯（300 W），采用AM 1.5滤光片过滤光照，控制距离使光强达到100 mW/cm-2模拟太阳光，开始进行光催化降解反应，定时取样并用高效液相色谱对溶液中的苯浓度进行检测。
应用实例2
分别利用实施例1~6所得的孔径可控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶和实施例7所得的无PVA调控的CTFs@GC气凝胶在氙灯照射下分别对萘进行吸附光催化转化试验。
实验条件为：量取200 mL 浓度为0.1 mmol/L的萘溶液于光反应器中，加入5 mg蜂窝型CTFs@GC气凝胶，于暗处磁力搅拌30min达到吸附-脱附平衡，然后打开氙灯（300 W），采用AM 1.5滤光片过滤光照，控制距离使光强达到100 mW/cm-2模拟太阳光，开始进行光催化降解反应，定时取样并用高效液相色谱对溶液中的萘浓度进行检测。
应用实例3
分别利用实施例1~6所得的孔径可控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶和实施例7所得的无PVA调控的CTFs@GC气凝胶在氙灯照射下分别对苯酚进行吸附光催化转化试验。
实验条件为：量取200 mL 浓度为0.1 mmol/L的苯酚溶液于光反应器中，加入5 mg蜂窝型CTFs@GC气凝胶，于暗处磁力搅拌30min达到吸附-脱附平衡，然后打开氙灯（300 W），采用AM 1.5滤光片过滤光照，控制距离使光强达到100 mW/cm-2模拟太阳光，开始进行光催化降解反应，定时取样并用高效液相色谱对溶液中的苯酚浓度进行检测。
不同实施例制备的孔径可控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶对苯、萘和苯酚进行光催化降解反应6 h后，结果如表1所示。从表1可以看出，实施例1-6制备的孔径可控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶，对苯、萘和苯酚均具有极高的吸附-光催化降解速率，其中实施例1-6对苯酚具有最高的吸附-光催化降解效率。
实施例4中，合成蜂窝型CTFs@GC气凝胶中的PVA分子量为40000，所合成的蜂窝型CTFs@GC气凝胶对苯、萘和苯酚达到最高的降解效率，光辐射6 h后苯、萘和苯酚的降解率分别为92.2%、91.8%和94.5%。
对比实施例1~6，随着PVA分子链长的逐渐增加，所合成的蜂窝型CTFs@GC气凝胶对芳香类污染物的降解速率呈现先上升后下降的趋势。同时，无PVA调控的CTFs@GC气凝胶对芳香类污染物的降解速率较低。
由此可见，PVA对气凝胶孔径的调控，大大增强了其污染物去除的效率。同时，孔径控制在当PVA分子量为40000时，蜂窝型CTFs@GC气凝胶对芳香类污染物的吸附-光催化降解速率极高，且可通过调节PVA的分子量调节其对不同类型污染物的光催化降解速率。本发明的尺寸可控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶可以高效吸附-光催化降解苯、萘和苯酚。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。例如，尽管上述实施例中，CTFs制备过程中的原料为对苯二腈，但并不意味着其必须采用对苯二腈，只要能够选择带有氰基基团的物质，两者可以聚合产生三嗪骨架，都能实现本发明的效果。再例如，上述实施例中仅列出了PVA的分子量在10000-60000的情况，但经过试验，在该范围前后进行调整，例如PVA的分子量为5000、80000甚至100000以上，其也能够实现本发明的技术效果。还例如，尽管上述实施例中水凝胶的形成是在超声环境下完成，但并不意味着只能够选择超声，只要能实现物质的混合和水凝胶的形成，都能实现本发明的效果。
本说明书所述的内容仅仅是对发明构思实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式。
Claims (9)
1.一种孔径可控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶，其特征在于，由石墨碳GC作为吸附基底构筑气凝胶，共价三嗪骨架CTFs负载在石墨碳基底上，再以聚乙烯醇PVA作为气凝胶的交联骨架，形成所述的孔径可控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶；
所述的GC尺寸大于30 μm，CTFs粒径为1~3 μm；
所述石墨碳基底与共价三嗪骨架CTFs的质量比为1~2 : 1；
所述的一种孔径可控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶的制备方法，包括以下步骤：
1）将GC分散于水中，再加入CTFs混合均匀，得到CTFs负载的GC水凝胶；然后，将PVA加入水溶液中加热溶解，形成PVA水溶胶；
2）将CTFs负载的GC水凝胶与PVA水溶胶混合，并将其通过冰模板法处理，即制得所述的孔径可控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶；
所述PVA的平均分子量在30000-40000之间，不同分子量的PVA具有不同的分子链长，用于调节气凝胶的孔径大小。
2.如权利要求1所述的一种孔径可控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶，其特征在于，GC分散液和CTFs的混合过程在常温常压和超声环境下完成；CTFs负载的GC水凝胶与PVA水溶胶的混合过程在常温常压和超声环境下完成。
3.如权利要求1所述的一种孔径可控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶，其特征在于，步骤1）制备CTFs负载的GC水凝胶的混合过程中，GC在水中的浓度控制在2.5~15 mg/mL，CTFs在水中的浓度控制在2~8 mg/mL。
4.如权利要求3所述的一种孔径可控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶，其特征在于，步骤1）制备CTFs负载的GC水凝胶的混合过程中，GC在水中的浓度控制在8 mg/mL；CTFs在水中的浓度控制在5 mg/mL。
5.如权利要求1所述的一种孔径可控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶，其特征在于，冰模板法处理分为先后进行的冷冻固化和冷冻干燥两步处理过程，冷冻固化的温度控制在-50~-70℃；冷冻固化时间控制在2~4 h；冷冻干燥的温度控制在-60~-80℃；冷冻干燥的时间控制在20~30 h。
6.如权利要求5所述的一种孔径可控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶，其特征在于，冷冻固化的温度控制在-60℃；冷冻固化时间控制在3 h；冷冻干燥的温度控制在-70℃；冷冻干燥的时间控制在24 h。
7.如权利要求4所述的一种孔径可控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶，其特征在于，所述CTFs由对苯二腈聚合而成，具体过程如下：于惰性气体保护下且-5~5℃温度环境中，向对苯二腈中加入三氟甲磺酸并搅拌1~2h，之后在80~120℃环境下恒温保持10~30min，得到透明固状物质；所述透明固状物质用研钵研磨后，依次经乙醇和水洗涤，烘干，即得到所述的共价三嗪骨架材料CTFs；其中，三氟甲磺酸的体积用量以对苯二腈的物质的量计为1~2mol/L。
8.如权利要求7所述的一种孔径可控的蜂窝型CTFs@GC气凝胶，其特征在于，三氟甲磺酸的体积用量以对苯二腈的物质的量计为1.6mol/L。
9.如权利要求1所述的蜂窝型CTFs@GC气凝胶在吸附-光催化降解芳香类污染物中的应用。
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| A hybrid block consisting of covalent triazine frameworks and GO aerogel with switchable selectivity between adsorption of UV filters and regeneration under sunlight;Yi Shen等;《Chemical Engineering Journal》;20200415;125074：1-9 * |
| EVALUATION OF ELECTROCHEMICAL TECHNIQUE FOR REMOVAL OF ORGANIC WASTE FROM WATER BY USING A LABORATORY SCALE UNIT;ELIANDRO REZENDE DA SILVA等;《Eng. sanit. ambient.》;20041231;193-196 * |
| Preparation of hyperbranched polymers from oxidized lignin modified with triazine for removal of heavy metals;V. Gomez Ceballos等;《Polymer Degradation and Stability》;20200618;109271：1-9 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112375379A (zh) | 2021-02-19 |
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