CN113171766B - 集吸油/吸附金属离子/光催化三元一体化磁性纳米石墨相氮化碳材料的制备方法及应用 - Google Patents

集吸油/吸附金属离子/光催化三元一体化磁性纳米石墨相氮化碳材料的制备方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及多功能材料领域，公开一种集吸油/吸附金属离子/光催化三元一体化磁性纳米石墨相氮化碳材料的制备方法及应用，以纳米石墨相氮化碳纳米片为主体与纳米磁性微球复合，同时石墨相氮化碳纳米片表面具有可控介孔孔道结构；纳米磁性微球表面接枝有同时含有胺基和碳氢长链或苄基结构氧基硅烷化合物，与石墨相氮化碳的层状结构和表面C＝N键起到协同作用，起到吸油和吸附金属离子的作用；并可根据需要负载纳米级光催化活性化合物，形成催化活性化合物/g‑C3N4/Fe3O4异质结，极大提高光催化活性，各材料复合后在提高金属吸附能力，从吸油和吸附金属方面起到协同作用。该制备方法简单，反应条件温和易行，可循环利用。

Description

集吸油/吸附金属离子/光催化三元一体化磁性纳米石墨相氮 化碳材料的制备方法及应用
技术领域
本发明涉及一种集吸油/吸附金属离子/光催化三元一体化磁性功能纳米石墨相氮化碳材料及其制备方法，属于材料制备和应用领域。
背景技术
近年来石油泄露污染，重金属污染、有机物污染等严重危害到地球环境和人类自身的长久发展。如何解决这些污染迫在眉睫。对于石油泄漏污染只要有燃烧法、吸附法。燃烧法会带来大量温室气体和有毒有害气体，在解决污染的同时带来了二次污染，吸附法可以直接去除浮油经分离处理能对油品进行二次利用。对于重金属污染常用的方法有膜渗透法、生物吸附法、化学沉降法，物理吸附法等。相对于其他几种处理方法，物理吸附法具有成本低，操作简易、无二次污染等优点。有机物废水污染主要来源于印染业、食品药品生产、精细化工等行业，处理水污染的主要方法有生物降解法，光催化降解等。光催化利用取之不尽的自然光，在处理污染的同时没有能源消耗负担，是未来处理有机物水体污染的方向。
随着工业技术的发展，新材料的发展也随之兴盛。碳材料作为人类最早开发的材料之一，到当今社会世界依然是研究热门的材料。近年来，新型碳材料如多壁碳纳米管、多孔活性炭、石墨烯、无定形碳等无金属碳质新材料随之受到科研工作者的追捧，近些年氮化碳作为一种优质的碳材料潜在替代品也引发了一股氮化碳研究热潮。
氮化碳及其前体最早可追溯到1834年，1922年正式命名为氮化碳这种物质，自此氮化碳正式被科研工作者关注到。其中石墨相氮化碳(g-C3N4)被认为是氮化碳大家族中常温常压下最稳定的同素异形体。石墨相氮化碳有着与石墨类似的层间堆积的三维结构。层间通常以三嗪(s-trizine)以及三均三嗪(tri-s-triazine)为基本单位，通过碳氮共价键延展成片，层间通过范德华力堆积，其层间距离比石墨小3％，因此相对于石墨有着更高的硬度和堆积密度。石墨相氮化碳的价带和导带之间禁带宽度通常在3.0eV之下，价带电子在能量辐射下可以轻易的发生电子跃迁，生成的电子和空穴表现出强氧化性和还原性，是极佳的催化剂候选材料。石墨相氮化碳由于结构缺陷，在且合成氮化碳的前驱体种类繁多、合成方法多样、成本较低、极高的稳定性以及对环境无污染。氮化碳的层间结构，导致层边缘存在缺陷，因此裸露的边缘含有大量的含氮官能团，对外界显示出碱性，同时这一特性是石墨相氮化碳成为潜在的Lewis碱催化剂。虽然石墨相氮化碳具有很多优点，但一般方法合成的石墨相氮化碳成块状(bulk-g-C3N4),其比表面积较小，在10m2/g左右，即使通过质子化剥离得到的片状氮化碳任然无法有效提高比表面积。相比之下具有介孔结构的石墨相氮化碳比表面积高，大约在200m2/g左右，同时具有较大的孔体积，大约在0.3cm3/g左右。作为催化剂，通常较高的比表面积和丰富的孔道结构有助于提升材料的应用潜能,高比表面能提供更多的活性位点，而较大的孔隙率能提升物质在催化剂中的传质扩散，因此介孔石墨相氮化碳在诸多领域表现出比普通块状氮化碳更优异的催化以及吸附性能。虽然现有的制备介孔g-C3N4技术可以有效提高g-C3N4的比表面积和孔容量。但是，由于介孔g-C3N4材料本身结构稳定，难以在其基础上进一步改性，使得其作为多功能材料的性能有限。
针对目前环保材料的需要，并结合石墨相氮化碳的特点和优势，我们发明了一种集吸油—吸附金属离子—光催化三元一体化磁性功能纳米g-C3N4材料，其生产过程简单，适应性强，且便于回收再利用。目前，以石墨相氮化碳为基底材料的吸油—吸附金属离子—光催化三元一体化功能材料还未见报道。
发明内容
发明目的：本发明目的是提供一种集吸油—吸附金属离子—光催化三元一体化磁性功能纳米g-C3N4材料，符合工业化生产的需要，在半导体光催化降解材料、油水分离、金属离子吸附等方面具有具有较大的工业化应用潜力。
本发明的第二目的在于提供一种原料分布广泛且成本低廉，制备方法过程温和，反应条件简单易控制，能够高效获得多功能石墨相氮化碳纳米复合材料的制备方法。
技术方案：本发明的一种集吸油—吸附金属离子—光催化三元一体化磁性功能纳米g-C3N4材料，以纳米石墨相氮化碳纳米片为主体，表面与纳米磁性微球复合，同时，石墨相氮化碳纳米片表面具有可控介孔孔道结构；纳米磁性微球表面接枝有同时含有胺基和碳氢长链或苄基结构氧基硅烷化合物，可根据需要进一步负载纳米级光催化活性化合物，形成催化活性化合物/g-C3N4/Fe3O4异质结，使光催化等综合能力有更大提升。
本发明还提供了一种集吸油—吸附金属离子—光催化三元一体化磁性功能纳米g-C3N4材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取一定量含氮前驱体置于圆底烧瓶中，并水浴加热到70℃。在搅拌中分别加入不同量的二氧化硅溶胶。然后将混合均匀的溶液转移到带盖子的坩埚中置于管式炉，在氮气保护中加热，升温速率为4.5℃/min。经过大约2h的加热过程到达550℃，恒温4h。将自然冷却得到的淡黄色固体产物研磨至细致粉末将上述产物粉末置于氟化铵的溶液中浸泡48h，以除去粉末中的二氧化硅颗粒。离心分离出沉淀物，并用蒸馏水和无水乙醇各清洗2遍，在烘箱中70℃干燥4小时。将所得的介孔石墨相氮化碳命名为mg-C3N4。
步骤(1)中所述的水溶性含氮前驱体为单氰胺，双氰胺，尿素，硫脲中一种或多种组成。
进一步的，水溶性含氮前驱体与二氧化硅溶胶的质量比为1:4～1:1。
(2)称取一定量mg-C3N4置于三口烧瓶中，并加入一定量蒸馏水，依次加入含铁化合物溶液，亚铁化合物与盐酸的混合溶液，高速剪切(高速剪切条件为：使用高速剪切机，转速5000～11000rp/min)持续30min，然后100℃回流60min。回流结束后将配置的稀氨水调节PH＝9，溶液由砖红色变为深棕色。溶液继续搅拌60min。搅拌结束后离心分离出沉淀物，用蒸馏水和无水乙醇各洗2遍并磁分离，在烘箱中60℃干燥24h。然后将产物分散到质量分数30％的H2O2溶液中，在70℃下水热处理24h，将所得产物命名为mg-C3N4@Fe3O4。
进一步的，步骤(2)中所述的含铁化合物为硝酸铁，氯化铁，乙酰丙酮铁，硫酸铁及其水合物中一种。
进一步的，亚铁化合物为硝酸亚铁，氯亚化铁，硫酸亚铁及其水合物中一种。
进一步的，含铁化合物与亚铁化合物的摩尔比为1:1～3:1。
进一步，mg-C3N4和Fe3O4的理论质量比为4:1。
上述的制备方法中，水溶性的含氮前驱体与二氧化硅溶胶充分混合，在高温煅烧作用下形成包覆有大量纳米二氧化硅颗粒的石墨相氮化碳，通过氟化铵除去二氧化硅，获得大量规则介孔孔道结构。增加孔道结构，为吸附和光催化作用提供更多的活性位和空间。在加入含铁化合物和亚铁化合物水溶液的时候，必须采用高速剪切和回流处理，使得mg-C3N4纳米片克服相互之间的范德华作用力，处于剥离状态。在此前提下，生成纳米Fe3O4的前驱体在溶液中可以渗透进入到mg-C3N4的纳米片层间，让mg-C3N4纳米片层间距有所增加。不仅获得了超顺磁作用和磁性分离性能，还增强了mg-C3N4纳米片的层间距离，提高了光催化活性。通过双氧水水热处理，不仅对石墨相氮化碳表面进行了氧掺杂，进一步提高光催化活性，也对纳米四氧化三铁微球进行了表面活化，使其具备了更丰富的表面羟基，为进一步表面接枝提供了更有利的条件。
(3)配制乙醇和蒸馏水的混合溶液，称量一定量的mg-C3N4@Fe3O4以及含有胺基和碳氢长链或苄基结构氧基硅烷类化合物加入上述配制的混合溶液中，超声振荡反应90min。待反应结束用磁分离技术从溶液中分离出固体产物并用蒸馏水和乙醇各洗涤两遍，将洗涤后的产物置于60℃下干燥8h，最终制备得到改性材料并命名为mg-C3N4@Fe3O4/Si。
优选的含有胺基和碳氢长链或苄基结构氧基硅烷中必须含有3-氨丙基三乙氧基硅烷，3-氨丙基三甲氧基硅烷或者与之相似含有三乙氧基或三甲氧基但是和胺基连接的碳链有所不同的硅烷化合物组合。
进一步的，为了进一步提高疏水性，可以加入苄基三乙氧基硅烷，苄基三甲氧基硅烷，以及不同碳氢链的三甲氧基硅烷和三乙氧基硅烷。
进一步的，步骤(3)中所述的mg-C3N4@Fe3O4与硅烷类化合物的质量比为10:1～1:1。
(4)称取一定量的mg-C3N4@Fe3O4/Si并加入蒸馏水。将形成的悬浊液超声分散5min。称取一定量的可溶性金属盐加入上述形成的悬浊液中，并机械搅拌60min。称取一定量的金属盐沉淀剂溶于的蒸馏水中，在机械搅拌下将配置的沉淀剂溶液缓缓滴加到悬浊液中，并持续搅拌10min。搅拌结束后在油浴条件下回流60min。回流结束离心分离收集得到沉淀物，用蒸馏水和无水乙醇各洗两遍并磁分离，在烘箱中60℃干燥24h。将所的产物命名为mg-C3N4@Fe3O4/Si/XY，X表示金属盐中金属，Y表示沉淀剂中的阴离子成分。
进一步，可溶性金属盐为AgNO3，金属盐沉淀剂为NaBr；可溶性金属盐为为Bi(NO3)3，金属盐沉淀剂为Na2WO4。
进一步的，步骤(4)中所述的金属盐与沉淀剂的摩尔比为1:1～1:2。
进一步的，步骤(4)中所述的mg-C3N4@Fe3O4/Si与金属盐的质量比为8:1～10:1。
上述的制备方法中，加入含有胺基和碳氢长链或苄基结构氧基硅烷对石墨相氮化碳材料中纳米Fe3O4表面进行接枝改性，其目的在于同时提高材料的疏水性和对金属离子的吸附能力，疏水性能的提高不仅有助于吸附油污，还有助于对有机物的吸附活性提高，更有利于有机物与光催化活性位接触，达到吸附—光催化降解一体化的目的。被吸附的油可以进入到层状g-C3N4的层间区域，g-C3N4起到了吸油“容器”的作用，使得吸油能力进一步提升。g-C3N4表面存在的胺基和C＝N键也与纳米四氧化三铁表面接枝的胺基硅烷化合物配合，进一步提高金属吸附能力。从吸油和吸附金属方面同时起到了协同作用。通过沉淀法在材料上负载光催化活性物质，形成催化活性化合/g-C3N4/Fe3O4异质结是为了提高了光催化降解的效率，减少降解有机物在材料表面的停留时间，获得高效处理的能力。
与现有技术相比，本发明的具有如下显著优点：(1)本发明的该磁性多孔石墨相氮化碳纳米材料具有较高比表面积和丰富的孔道结构，纳米Fe3O4提高了石墨相氮化碳纳米片的层间距离，进一步提高了光催化性能和可回收性能；(2)磁性多孔石墨相氮化碳纳米材料通过纳米Fe3O4表面通过接枝，同时获得了疏水性能和较强的金属离子吸附能力，不仅可以高效吸附油污，而且可以吸附有机物，被吸附的油可以进入到层状g-C3N4的层间区域，g-C3N4起到了吸油“容器”的作用，使得吸油能力进一步提升，g-C3N4表面存在的胺基和C＝N键也与纳米四氧化三铁表面接枝的胺基硅烷化合物配合，进一步提高金属吸附能力，从吸油和吸附金属方面同时起到了协同作用；(3)负载少量的光催化活性金属化合物形成催化活性化合/g-C3N4/Fe3O4异质结进一步提高了光催化效率；(4)本发明的本发明的制备方法简单，整个制备过程条件温和、易控制，是一种有效的能够提高氮化碳材料多功能化应用的方法；(5)本发明的合成原料的元素组成在大自然中广泛存在，不会产生二次污染，可重复利用，稳定性好。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的三元一体化磁性功能纳米石墨相氮化碳材料mg-C3N4@Fe3O4/Si/AgBr的结构示意图；
图2为本发明实施例1制备的三元一体化磁性功能纳米石墨相氮化碳材料mg-C3N4@Fe3O4/Si/AgBr的TEM图；
图3为本发明实施例1制备的三元一体化磁性功能纳米石墨相氮化碳材料mg-C3N4@Fe3O4/Si/AgBr的HRTEM图；
图4为本发明实施例1制备的三元一体化磁性功能纳米石墨相氮化碳材料mg-C3N4@Fe3O4/Si/AgBr的氮气吸附-脱附曲线图；
图5为本发明实施例1制备的三元一体化磁性功能纳米石墨相氮化碳材料mg-C3N4@Fe3O4/Si/AgBr的孔径分布图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步说明，但本发明并不是只局限于以下实施例。
实施例1
(1)称取1g双氰胺置于50mL圆底烧瓶中，并水浴加热到70℃。在加入2.5g二氧化硅溶胶。然后将混合均匀的溶液转移到带盖子的坩埚中置于管式炉，在氮气保护中加热，升温速率为4.5℃/min。经过大约2h的加热过程到达550℃，恒温4h。将自然冷却得到的淡黄色固体产物研磨至细致粉末将上述产物粉末置于氟化铵的溶液中浸泡48h，以除去粉末中的二氧化硅颗粒。离心分离出沉淀物，并用蒸馏水和无水乙醇各清洗2遍，在烘箱中70℃干燥4小时。将所得的介孔石墨相氮化碳命名为mg-C3N4。
(2)称取0.4g mg-C3N4置于三口烧瓶中，并加入一定量蒸馏水，依次加入FeCl3·6H2O溶液(含FeCl3·6H2O 0.23g)，0.09g FeCl2·4H2O与盐酸的混合溶液，并高速剪切持续30min，然后回流60min。回流结束后将配置的稀氨水调节PH＝9，溶液由砖红色变为深棕色。溶液继续搅拌60min。搅拌结束后离心分离出沉淀物，用蒸馏水和无水乙醇各洗2遍并磁分离，在烘箱中60℃干燥24h。然后将产物分散到50mL30％的H2O2溶液中，在70℃下水热处理24h，将所得产物命名为mg-C3N4@Fe3O4。
(3)配制乙醇和蒸馏水的混合溶液，称取0.4g的mg-C3N4@Fe3O4以及0.1g3-氨丙基三乙氧基硅烷加入上述配制的混合溶液中，超声振荡反应90min。待反应结束用磁分离技术从溶液中分离出固体产物并用蒸馏水和乙醇各洗涤两遍，将洗涤后的产物置于60℃下干燥8h，制备得到改性材料，命名为mg-C3N4@Fe3O4/Si。
(4)称0.4g mg-C3N4@Fe3O4/Si并加入蒸馏水。将形成的悬浊液超声分散5min。称取0.1g的AgNO3加入上述形成的悬浊液中，并机械搅拌60min。称取0.05g NaBr溶于的蒸馏水中，在机械搅拌下将配置的NaBr溶液缓缓滴加到悬浊液中，并持续搅拌10min。搅拌结束后在油浴条件下回流60min。回流结束离心分离收集得到沉淀物，用蒸馏水和无水乙醇各洗两遍并磁分离，在烘箱中60℃干燥24h。将所的产物命名为mg-C3N4@Fe3O4/Si/AgBr。
对mg-C3N4@Fe3O4/Si/AgBr进行催化降解罗丹明B、吸附金属离子和吸油检测，具体检测方法为：
催化降解罗丹明B：将上述复合材料称取50mg，投入100mL的10mg/L的罗丹明B溶液中，在光化学反应仪中先暗反应30min排除吸附效果影响，再在300W可见光氙灯的照射下，催化降解罗丹明B得到降解曲线。
吸附金属离子：在室温条件下，称取相同质量(30mg)上述复合材料加入150mL浓度2mg/L的Cu2+溶液中，每隔一段时间，量取5mL待测液，用磁铁分离吸附剂，加入适量的铜试剂络合且混合均匀后测量其吸光度。确定溶液中金属Cu2+的吸附量。
吸油检测：在烧杯中加入适量的蒸馏水并在水面中央滴5mL柴油，称量0.01g上述复合材料加入上述的水油混合液中，停滞一段时间后磁吸附分离。测量吸附柴油后的磁性材料质量，确定吸油自重比。
通过测试，该mg-C3N4@Fe3O4/Si/AgBr对Cu2+的平衡吸附量为53.92mg/g，1h内对罗丹明B的可见光降解率为99.02％，其吸油自重比为6.17。
实施例2
(1)称取1g单氰胺置于50mL圆底烧瓶中，并水浴加热到70℃。在加入3.7g二氧化硅溶胶。然后将混合均匀的溶液转移到带盖子的坩埚中置于管式炉，在氮气保护中加热，升温速率为4.5℃/min。经过大约2h的加热过程到达550℃，恒温4h。将自然冷却得到的淡黄色固体产物研磨至细致粉末将上述产物粉末置于氟化铵的溶液中浸泡48h，以除去粉末中的二氧化硅颗粒。离心分离出沉淀物，并用蒸馏水和无水乙醇各清洗2遍，在烘箱中70℃干燥4小时。将所得的介孔石墨相氮化碳命名为mg-C3N4。
(2)称取0.4g mg-C3N4置于三口烧瓶中，并加入一定量蒸馏水，依次加入Fe(NO3)3溶液(含Fe(NO3)3 0.2g)，0.1g FeCl2与盐酸的混合溶液，并持续高速剪切30min，然后回流60min。回流结束后将配置的稀氨水调节PH＝9，溶液由砖红色变为深棕色。溶液继续搅拌60min。搅拌结束后离心分离出沉淀物，用蒸馏水和无水乙醇各洗2遍并磁分离，在烘箱中60℃干燥24h，然后将产物分散到50mL30％的H2O2溶液中，在70℃下水热处理24h，将所得产物命名为mg-C3N4@Fe3O4。
(3)配制乙醇和蒸馏水的混合溶液，称取0.4g的mg-C3N4@Fe3O4以及0.05g3-氨丙基三乙氧基硅烷和0.05g苄基三乙氧基硅烷加入上述配制的混合溶液中，超声振荡反应90min。待反应结束用磁分离技术从溶液中分离出固体产物并用蒸馏水和乙醇各洗涤两遍，将洗涤后的产物置于60℃下干燥8h，最终制备得到改性材料并命名为mg-C3N4@Fe3O4/Si。
(4)称0.4g mg-C3N4@Fe3O4/Si并加入蒸馏水。将形成的悬浊液超声分散5min。称取0.1g的AgNO3加入上述形成的悬浊液中，并机械搅拌60min。称取0.1g NaBr溶于的蒸馏水中，在机械搅拌下将配置的NaBr溶液缓缓滴加到悬浊液中，并持续搅拌10min。搅拌结束后在油浴条件下回流60min。回流结束离心分离收集得到沉淀物，用蒸馏水和无水乙醇各洗两遍并磁分离，在烘箱中60℃干燥24h。将所的产物命名为mg-C3N4@Fe3O4/Si/AgBr。
通过测试，该mg-C3N4@Fe3O4/Si/AgBr对Cu2+的平衡吸附量为42.72mg/g，1h内对罗丹明B的可见光降解率为99.4％，其吸油自重比为11.24。
实施例3
(1)称取0.5g单氰胺和0.5g双氰胺置于50mL圆底烧瓶中，并水浴加热到70℃。在加入3.5g二氧化硅溶胶。然后将混合均匀的溶液转移到带盖子的坩埚中置于管式炉，在氮气保护中加热，升温速率为4.5℃/min。经过大约2h的加热过程到达550℃，恒温4h。将自然冷却得到的淡黄色固体产物研磨至细致粉末将上述产物粉末置于氟化铵的溶液中浸泡48h，以除去粉末中的二氧化硅颗粒。离心分离出沉淀物，并用蒸馏水和无水乙醇各清洗2遍，在烘箱中70℃干燥4小时。将所得的介孔石墨相氮化碳命名为mg-C3N4。
(2)称取0.4g mg-C3N4置于三口烧瓶中，并加入一定量蒸馏水，依次加入Fe(NO3)3溶液(含Fe(NO3)3 0.2g)，0.06g FeSO4与盐酸的混合溶液，并持续搅拌30min，然后回流60min。回流结束后将配置的稀氨水调节PH＝9，溶液由砖红色变为深棕色。溶液继续搅拌60min。搅拌结束后离心分离出沉淀物，用蒸馏水和无水乙醇各洗2遍并磁分离，在烘箱中60℃干燥24h。然后将产物分散到50mL30％的H2O2溶液中，在70℃下水热处理24h，将所得产物命名为mg-C3N4@Fe3O4。
(3)配制乙醇和蒸馏水的混合溶液，称取0.4g的mg-C3N4@Fe3O4以及0.06g3-氨丙基三乙氧基硅烷和0.05g丙基三乙氧基硅烷加入上述配制的混合溶液中，超声振荡反应90min。待反应结束用磁分离技术从溶液中分离出固体产物并用蒸馏水和乙醇各洗涤两遍，将洗涤后的产物置于60℃下干燥8h，最终制备得到改性材料并命名为mg-C3N4@Fe3O4/Si。
(4)称0.4g mg-C3N4@Fe3O4-Si并加入蒸馏水。将形成的悬浊液超声分散5min。称取0.05g的Bi(NO3)3加入上述形成的悬浊液中，并机械搅拌60min。称取0.05g Na2WO4溶于的蒸馏水中，在机械搅拌下将配置的Na2WO4溶液缓缓滴加到悬浊液中，并持续搅拌10min。搅拌结束后在油浴条件下回流60min。回流结束离心分离收集得到沉淀物，用蒸馏水和无水乙醇各洗两遍并磁分离，在烘箱中60℃干燥24h。将所的产物命名为mg-C3N4@Fe3O4/Si/Bi2(WO4)3。
通过测试，该mg-C3N4@Fe3O4/Si/Bi2(WO4)3对Cu2+的平衡吸附量为49.41mg/g，1h内对罗丹明B的可见光降解率为99.7％，其吸油自重比为10.11。
实施例4
(1)称取1g双氰胺置于50mL圆底烧瓶中，并水浴加热到70℃。在加入4.0g二氧化硅溶胶。然后将混合均匀的溶液转移到带盖子的坩埚中置于管式炉，在氮气保护中加热，升温速率为4.5℃/min。经过大约2h的加热过程到达550℃，恒温4h。将自然冷却得到的淡黄色固体产物研磨至细致粉末将上述产物粉末置于氟化铵的溶液中浸泡48h，以除去粉末中的二氧化硅颗粒。离心分离出沉淀物，并用蒸馏水和无水乙醇各清洗2遍，在烘箱中70℃干燥4小时。将所得的介孔石墨相氮化碳命名为mg-C3N4。
(2)称取0.4g mg-C3N4置于三口烧瓶中，并加入一定量蒸馏水，依次加入Fe(NO3)3溶液(含Fe(NO3)3 0.2g)，0.1g FeSO4与盐酸的混合溶液，并持续高速剪切30min，然后回流60min。回流结束后将配置的稀氨水调节PH＝9，溶液由砖红色变为深棕色。溶液继续搅拌60min。搅拌结束后离心分离出沉淀物，用蒸馏水和无水乙醇各洗2遍并磁分离，在烘箱中60℃干燥24h。然后将产物分散到50mL30％的H2O2溶液中，在70℃下水热处理24h，将所得产物命名为mg-C3N4@Fe3O4。
(3)配制乙醇和蒸馏水的混合溶液，称取0.4g的mg-C3N4@Fe3O4以及0.05g3-氨丙基三甲氧基硅烷和0.05g苄基三甲氧基硅烷加入上述配制的混合溶液中，超声振荡反应90min。待反应结束用磁分离技术从溶液中分离出固体产物并用蒸馏水和乙醇各洗涤两遍，将洗涤后的产物置于60℃下干燥8h，最终制备得到改性材料并命名为mg-C3N4@Fe3O4/Si。
(4)称0.4g mg-C3N4@Fe3O4/Si并加入蒸馏水。将形成的悬浊液超声分散5min。称取0.1g的Bi(NO3)3加入上述形成的悬浊液中，并机械搅拌60min。称取0.1g Na2WO4溶于的蒸馏水中，在机械搅拌下将配置的Na2WO4溶液缓缓滴加到悬浊液中，并持续搅拌10min。搅拌结束后在油浴条件下回流60min。回流结束离心分离收集得到沉淀物，用蒸馏水和无水乙醇各洗两遍并磁分离，在烘箱中60℃干燥24h。将所的产物命名为mg-C3N4@Fe3O4/Si/Bi2(WO4)3。
通过测试，该mg-C3N4@Fe3O4/Si/Bi2(WO4)3对Cu2+的平衡吸附量为47.36mg/g，1h内对罗丹明B的可见光降解率为99.2％，其吸油自重比为12.57。
实施例5
(1)称取0.3g双氰胺和0.7g单氰胺置于50mL圆底烧瓶中，并水浴加热到70℃。在加入5.0g二氧化硅溶胶。然后将混合均匀的溶液转移到带盖子的坩埚中置于管式炉，在氮气保护中加热，升温速率为4.5℃/min。经过大约2h的加热过程到达550℃，恒温4h。将自然冷却得到的淡黄色固体产物研磨至细致粉末将上述产物粉末置于氟化铵的溶液中浸泡48h，以除去粉末中的二氧化硅颗粒。离心分离出沉淀物，并用蒸馏水和无水乙醇各清洗2遍，在烘箱中70℃干燥4小时。将所得的介孔石墨相氮化碳命名为mg-C3N4。
(2)称取0.4g mg-C3N4置于三口烧瓶中，并加入一定量蒸馏水，依次加入FeCl3溶液(含FeCl3 0.2g)，0.1g FeSO4与盐酸的混合溶液，并持续高速剪切30min，然后回流60min。回流结束后将配置的稀氨水调节PH＝9，溶液由砖红色变为深棕色。溶液继续搅拌60min。搅拌结束后离心分离出沉淀物，用蒸馏水和无水乙醇各洗2遍并磁分离，在烘箱中60℃干燥24h。然后将产物分散到50mL30％的H2O2溶液中，在70℃下水热处理24h，将所得产物命名为mg-C3N4@Fe3O4。
(3)配制乙醇和蒸馏水的混合溶液，称取0.4g的mg-C3N4@Fe3O4以及0.07g3-氨丙基三甲氧基硅烷和0.03g苄基三甲氧基硅烷加入上述配制的混合溶液中，超声振荡反应90min。待反应结束用磁分离技术从溶液中分离出固体产物并用蒸馏水和乙醇各洗涤两遍，将洗涤后的产物置于60℃下干燥8h，最终制备得到改性材料并命名为mg-C3N4@Fe3O4/Si。
(4)称0.4g mg-C3N4@Fe3O4/Si并加入蒸馏水。将形成的悬浊液超声分散5min。称取0.1g的Bi(NO3)3加入上述形成的悬浊液中，并机械搅拌60min。称取0.1g Na2WO4溶于的蒸馏水中，在机械搅拌下将配置的Na2WO4溶液缓缓滴加到悬浊液中，并持续搅拌10min。搅拌结束后在油浴条件下回流60min。回流结束离心分离收集得到沉淀物，用蒸馏水和无水乙醇各洗两遍并磁分离，在烘箱中60℃干燥24h。将所的产物命名为mg-C3N4@Fe3O4/Si/Bi2(WO4)3。
通过测试，该mg-C3N4@Fe3O4/Si/Bi2(WO4)3对Cu2+的平衡吸附量为53.49mg/g，1h内对罗丹明B的可见光降解率为99.5％，其吸油自重比为10.13。
对比例1
称取1g单氰胺置于50mL圆底烧瓶中，并水浴加热到70℃。在加入3.7g二氧化硅溶胶。然后将混合均匀的溶液转移到带盖子的坩埚中置于管式炉，在氮气保护中加热，升温速率为4.5℃/min。经过大约2h的加热过程到达550℃，恒温4h。将自然冷却得到的淡黄色固体产物研磨至细致粉末将上述产物粉末置于氟化铵的溶液中浸泡48h，以除去粉末中的二氧化硅颗粒。离心分离出沉淀物，并用蒸馏水和无水乙醇各清洗2遍，在烘箱中70℃干燥4小时。将所得的介孔石墨相氮化碳命名为mg-C3N4。
mg-C3N4对Cu2+的平衡吸附量为8.07mg/g，1h内对罗丹明B的可见光降解率为10.21％，其吸油自重比为0.62。
对比例2
称取1g单氰胺置于50mL，并水浴加热到70℃。在加入3.7g二氧化硅溶胶。然后将混合均匀的溶液转移到带盖子的坩埚中置于管式炉，在氮气保护中加热，升温速率为4.5℃/min。经过大约2h的加热过程到达550℃，恒温4h。将自然冷却得到的淡黄色固体产物研磨至细致粉末将上述产物粉末置于氟化铵的溶液中浸泡48h，以除去粉末中的二氧化硅颗粒。离心分离出沉淀物，并用蒸馏水和无水乙醇各清洗2遍，在烘箱中70℃干燥4小时。将所得的介孔石墨相氮化碳命名为mg-C3N4。
称取0.4g mg-C3N4置于三口烧瓶中，并加入一定量蒸馏水，依次加入Fe(NO3)3溶液(含Fe(NO3)3 0.2g)，0.1g FeCl2与盐酸的混合溶液，并持续高速剪切30min，然后回流60min。回流结束后将配置的稀氨水调节PH＝9，溶液由砖红色变为深棕色。溶液继续搅拌60min。搅拌结束后离心分离出沉淀物，用蒸馏水和无水乙醇各洗2遍并磁分离，在烘箱中60℃干燥24h，然后将产物分散到50mL30％的H2O2溶液中，在70℃下水热处理24h，将所得产物命名为mg-C3N4@Fe3O4。
mg-C3N4@Fe3O4对Cu2+的平衡吸附量为7.28mg/g，1h内对罗丹明B的可见光降解率为34.56％，其吸油自重比为0.61。
对比例3
称取1g单氰胺置于50mL圆底烧瓶中，并水浴加热到70℃。在加入3.7g二氧化硅溶胶。然后将混合均匀的溶液转移到带盖子的坩埚中置于管式炉，在氮气保护中加热，升温速率为4.5℃/min。经过大约2h的加热过程到达550℃，恒温4h。将自然冷却得到的淡黄色固体产物研磨至细致粉末将上述产物粉末置于氟化铵的溶液中浸泡48h，以除去粉末中的二氧化硅颗粒。离心分离出沉淀物，并用蒸馏水和无水乙醇各清洗2遍，在烘箱中70℃干燥4小时。将所得的介孔石墨相氮化碳命名为mg-C3N4。
配制乙醇和蒸馏水的混合溶液，称取0.4g的mg-C3N4以及0.05g 3-氨丙基三乙氧基硅烷和0.05g苄基三乙氧基硅烷加入上述配制的混合溶液中，超声振荡反应90min。待反应结束用磁分离技术从溶液中分离出固体产物并用蒸馏水和乙醇各洗涤两遍，将洗涤后的产物置于60℃下干燥8h，最终制备得到改性材料并命名为mg-C3N4@Si。
mg-C3N4@Si对Cu2+的平衡吸附量为7.12mg/g，1h内对罗丹明B的可见光降解率为11.87％，其吸油自重比为3.68。
对比例4
对比例4制备得mg-C3N4@Fe3O4/AgBr，其中制备条件与实施例2相同。
称取1g单氰胺置于50mL圆底烧瓶中，并水浴加热到70℃。在加入3.7g二氧化硅溶胶。然后将混合均匀的溶液转移到带盖子的坩埚中置于管式炉，在氮气保护中加热，升温速率为4.5℃/min。经过大约2h的加热过程到达550℃，恒温4h。将自然冷却得到的淡黄色固体产物研磨至细致粉末将上述产物粉末置于氟化铵的溶液中浸泡48h，以除去粉末中的二氧化硅颗粒。离心分离出沉淀物，并用蒸馏水和无水乙醇各清洗2遍，在烘箱中70℃干燥4小时。将所得的介孔石墨相氮化碳命名为mg-C3N4。
称取0.4g mg-C3N4置于三口烧瓶中，并加入一定量蒸馏水，依次加入Fe(NO3)3溶液(含Fe(NO3)3 0.2g)，0.1g FeCl2与盐酸的混合溶液，并持续高速剪切30min，然后回流60min。回流结束后将配置的稀氨水调节PH＝9，溶液由砖红色变为深棕色。溶液继续搅拌60min。搅拌结束后离心分离出沉淀物，用蒸馏水和无水乙醇各洗2遍并磁分离，在烘箱中60℃干燥24h。然后将产物分散到50mL30％的H2O2溶液中，在70℃下水热处理24h将所得产物命名为mg-C3N4@Fe3O4。
称0.4g mg-C3N4@Fe3O4并加入蒸馏水。将形成的悬浊液超声分散5min。称取0.1g的AgNO3加入上述形成的悬浊液中，并机械搅拌60min。称取0.1g NaBr溶于的蒸馏水中，在机械搅拌下将配置的NaBr溶液缓缓滴加到悬浊液中，并持续搅拌10min。搅拌结束后在油浴条件下回流60min。回流结束离心分离收集得到沉淀物，用蒸馏水和无水乙醇各洗两遍并磁分离，在烘箱中60℃干燥24h。将所的产物命名为mg-C3N4@Fe3O4/AgBr。
通过测试，该mg-C3N4@Fe3O4/AgBr对Cu2+的平衡吸附量为8.92mg/g，1h内对罗丹明B的可见光降解率为92.1％，其吸油自重比为0.81。
对比例5
称取1g单氰胺置于50mL圆底烧瓶中，并水浴加热到70℃。在加入3.7g二氧化硅溶胶。然后将混合均匀的溶液转移到带盖子的坩埚中置于管式炉，在氮气保护中加热，升温速率为4.5℃/min。经过大约2h的加热过程到达550℃，恒温4h。将自然冷却得到的淡黄色固体产物研磨至细致粉末将上述产物粉末置于氟化铵的溶液中浸泡48h，以除去粉末中的二氧化硅颗粒。离心分离出沉淀物，并用蒸馏水和无水乙醇各清洗2遍，在烘箱中70℃干燥4小时。将所得的介孔石墨相氮化碳命名为mg-C3N4。
称取0.4g mg-C3N4置于三口烧瓶中，并加入一定量蒸馏水，依次加入Fe(NO3)3溶液(含Fe(NO3)3 0.2g)，0.1g FeCl2与盐酸的混合溶液，并持续高速剪切30min，然后回流60min。回流结束后将配置的稀氨水调节PH＝9，溶液由砖红色变为深棕色。溶液继续搅拌60min。搅拌结束后离心分离出沉淀物，用蒸馏水和无水乙醇各洗2遍并磁分离，在烘箱中60℃干燥24h。然后将产物分散到50mL30％的H2O2溶液中，在70℃下水热处理24h将所得产物命名为mg-C3N4@Fe3O4。
配制乙醇和蒸馏水的混合溶液，称取0.4g的mg-C3N4@Fe3O4以及0.05g 3-氨丙基三乙氧基硅烷和0.05g苄基三乙氧基硅烷加入上述配制的混合溶液中，超声振荡反应90min。待反应结束用磁分离技术从溶液中分离出固体产物并用蒸馏水和乙醇各洗涤两遍，将洗涤后的产物置于60℃下干燥8h，最终制备得到改性材料并命名为mg-C3N4@Fe3O4/Si。
通过测试，该mg-C3N4@Fe3O4/Si对Cu2+的平衡吸附量为48.71mg/g，1h内对罗丹明B的可见光降解率为71.4％，其吸油自重比为11.68。
对比例6
对比例6与实施例1相比，区别在于：未将干燥后的产物分散至30％的H2O2溶液中进行水热处理，其它操作与实施例1相同。具体为：
(1)制备mg-C3N4，与实施例1相同。
(2)称取0.4g mg-C3N4置于三口烧瓶中，并加入一定量蒸馏水，依次加入FeCl3·6H2O溶液(含FeCl3·6H2O 0.23g)，0.09g FeCl2·4H2O与盐酸的混合溶液，并高速剪切持续30min，然后回流60min。回流结束后将配置的稀氨水调节PH＝9，溶液由砖红色变为深棕色。溶液继续搅拌60min。搅拌结束后离心分离出沉淀物，用蒸馏水和无水乙醇各洗2遍并磁分离，在烘箱中60℃干燥24h，将所得产物命名为mg-C3N4@Fe3O4。
(3)制备mg-C3N4@Fe3O4/Si，与实施例1相同。
(4)制备mg-C3N4@Fe3O4/Si/AgBr，与实施例1相同。
通过测试，将对比例6制备的mg-C3N4@Fe3O4/Si/AgBr对Cu2+的平衡吸附量为43.12mg/g，1h内对罗丹明B的可见光降解率为96.62％，其吸油自重比为5.65。
对比例7
对比例7与实施例2相比，区别在于：仅加入苄基三乙氧基硅烷进行改性，其它操作与实施例2相同。
(1)制备mg-C3N4，同实施例2。
(2)制备mg-C3N4@Fe3O4，同实施例2。
(3)配制乙醇和蒸馏水的混合溶液，称取0.4g的mg-C3N4@Fe3O4以及0.1g苄基三乙氧基硅烷加入上述配制的混合溶液中，超声振荡反应90min。待反应结束用磁分离技术从溶液中分离出固体产物并用蒸馏水和乙醇各洗涤两遍，将洗涤后的产物置于60℃下干燥8h，最终制备得到改性材料并命名为
mg-C3N4@Fe3O4/Si。
(4)制备mg-C3N4@Fe3O4/Si/AgBr，同实施例2。
通过测试，该mg-C3N4@Fe3O4/Si/AgBr对Cu2+的平衡吸附量为9.42mg/g，1h内对罗丹明B的可见光降解率为99.2％，其吸油自重比为8.02。
由上述的对比例1，对比例2，对比例3，对比例4，对比例5，对比例6和对比例7和实施例1的测试结果可知，(1)mg-C3N4和mg-C3N4@Fe3O4本身的对金属吸附能力，吸油能力和光催化降解能力都是非常有限的；(2)当制备过程中不采用纳米Fe3O4与mg-C3N4进行复合，含有胺基和其他有机基团的氧基硅烷很难和与材料接枝，因此其对材料的改性作用非常有限；(3)当制备方法中不采用有机硅烷改性时，材料的吸油性能和对金属离子的吸附能力都显著下降，同时光催化活性也下降了；(4)用于改性的有机硅烷中胺基对金属离子吸附起到主要作用，其他基团如苄基，可以提高材料的吸油能力，但是对金属离子的吸附能力提高作用有限；(5)当不采用光催化活性物质负载时，虽然对吸油性和吸附金属离子能力没有太大影响，但是光催化效率下降明显。(6)双氧水的水热处理提高了表面接枝的效果，为有机硅烷的改性奠定了基础，极大提高了金属吸附。接枝改性对材料的综合性能非常重要，可以同时提高吸油和吸附金属离子的能力，疏水性的提高也带来了材料对有机物吸附能力的提升，使得有机物能更高效地被光催化降解。光催化活性物质的负载可以提升光催化降解的效率。
对比例8
称取1g双氰胺置于在氮气保护中加热，升温速率为4.5℃/min。经过大约2h的加热过程到达550℃，恒温4h。并用蒸馏水和无水乙醇各清洗2遍，在烘箱中70℃干燥4小时。将所得的石墨相氮化碳命名为g-C3N4。
称取0.4g g-C3N4置于三口烧瓶中，并加入一定量蒸馏水，依次加入FeCl3·6H2O溶液(含FeCl3·6H2O 0.23g)，0.09g FeCl2·4H2O与盐酸的混合溶液，并高速剪切持续30min，然后回流60min。回流结束后将配置的稀氨水调节PH＝9，溶液由砖红色变为深棕色。溶液继续搅拌60min。搅拌结束后离心分离出沉淀物，用蒸馏水和无水乙醇各洗2遍并磁分离，在烘箱中60℃干燥24h。然后将产物分散到50mL30％的H2O2溶液中，在70℃下水热处理24h，将所得产物命名为g-C3N4@Fe3O4。
配制乙醇和蒸馏水的混合溶液，称取0.4g的mg-C3N4@Fe3O4以及0.1g 3-氨丙基三乙氧基硅烷加入上述配制的混合溶液中，超声振荡反应90min。待反应结束用磁分离技术从溶液中分离出固体产物并用蒸馏水和乙醇各洗涤两遍，将洗涤后的产物置于60℃下干燥8h，制备得到改性材料并命名为g-C3N4@Fe3O4/Si。
称0.4g g-C3N4@Fe3O4/Si并加入蒸馏水。将形成的悬浊液超声分散5min。称取0.1g的AgNO3加入上述形成的悬浊液中，并机械搅拌60min。称取0.05gNaBr溶于的蒸馏水中，在机械搅拌下将配置的NaBr溶液缓缓滴加到悬浊液中，并持续搅拌10min。搅拌结束后在油浴条件下回流60min。回流结束离心分离收集得到沉淀物，用蒸馏水和无水乙醇各洗两遍并磁分离，在烘箱中60℃干燥24h。将所的产物命名为g-C3N4@Fe3O4/Si/AgBr
通过测试，该g-C3N4@Fe3O4/Si/AgBr对Cu2+的平衡吸附量为37.62mg/g，1h内对罗丹明B的可见光降解率为72.41％，其吸油自重比为7.23。
对比例9
与实施例1相比，在制备mg-C3N4@Fe3O4步骤中，未进行高速剪切和回流处理。
(1)制备mg-C3N4，与实施例1相同。
(2)称取0.4g mg-C3N4置于三口烧瓶中，并加入一定量蒸馏水，依次加入FeCl3·6H2O溶液(含FeCl3·6H2O 0.23g)，0.09g FeCl2·4H2O与盐酸的混合溶液，机械搅拌下使其分散均匀，将配置的稀氨水调节PH＝9，溶液由砖红色变为深棕色。溶液继续搅拌60min。搅拌结束后离心分离出沉淀物，用蒸馏水和无水乙醇各洗2遍并磁分离，在烘箱中60℃干燥24h。然后将产物分散到50mL30％的H2O2溶液中，在70℃下水热处理24h将所得产物命名为mg-C3N4@Fe3O4。
(3)配制乙醇和蒸馏水的混合溶液，称取0.4g的mg-C3N4@Fe3O4以及0.1g3-氨丙基三乙氧基硅烷加入上述配制的混合溶液中，超声振荡反应90min。待反应结束用磁分离技术从溶液中分离出固体产物并用蒸馏水和乙醇各洗涤两遍，将洗涤后的产物置于60℃下干燥8h，制备得到改性材料并命名为mg-C3N4@Fe3O4/Si。
(4)称0.4g mg-C3N4@Fe3O4/Si并加入蒸馏水。将形成的悬浊液超声分散5min。称取0.1g的AgNO3加入上述形成的悬浊液中，并机械搅拌60min。称取0.05g NaBr溶于的蒸馏水中，在机械搅拌下将配置的NaBr溶液缓缓滴加到悬浊液中，并持续搅拌10min。搅拌结束后在油浴条件下回流60min。回流结束离心分离收集得到沉淀物，用蒸馏水和无水乙醇各洗两遍并磁分离，在烘箱中60℃干燥24h。将所的产物命名为mg-C3N4@Fe3O4/Si/AgBr
通过测试，该mg-C3N4@Fe3O4/Si/AgBr对Cu2+的平衡吸附量为39.88mg/g，1h内对罗丹明B的可见光降解率为89.76％，其吸油自重比为5.91。
由上述的对比例8，对比例9和实施例1的测试结果可知，当体系中不采用胶体二氧化硅时，所得到的材料对金属离子的平衡吸附量，光催化降解效率和吸油自重比均显著低于实施例1，当材料制备体系在过程不采用高速剪切和回流让石墨相氮化碳纳米片充分剥离时，所得到的材料对金属离子的平衡吸附量，光催化降解效率和吸油自重比也低于实施例1。因此可知知道，胶体二氧化硅的使用有助于g-C3N4纳米片上形成足够多的介孔结构和比表面积，有助于后续的表面接枝和改性，提高材料的综合性能。在加入含铁化合物和亚铁化合物水溶液的时候，采用高速剪切和回流处理，使得mg-C3N4纳米片克服相互之间的范德华作用力，处于剥离状态，生成纳米Fe3O4的前驱体在溶液中可以渗透进入到mg-C3N4的纳米片层间，让mg-C3N4纳米片层间距有所增加。不仅获得了超顺磁作用和磁性分离性能，还增强了mg-C3N4纳米片的层间距离，进一步提高了光催化活性，同时影响到金属离子吸附能力和吸油性能的提升。

Claims (7)

1.一种集吸油/吸附金属离子/光催化三元一体化磁性功能纳米石墨相氮化碳材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）制备介孔石墨相氮化碳：称取一定量含氮前驱体，水浴加热到70℃，在搅拌中加入二氧化硅溶胶，混合均匀后溶液转移到带盖子的坩埚中置于管式炉，在氮气保护中加热，升温速率为4.5℃/min，升温至550℃，恒温4h，将自然冷却得到的淡黄色固体产物研磨成粉末后置于氟化铵溶液中浸泡，除去粉末中的二氧化硅，离心分离出沉淀物，清洗、干燥，得到介孔石墨相氮化碳，命名为mg-C3N4；
（2）称取一定量mg-C3N4加入蒸馏水，依次加入含铁化合物溶液、亚铁化合物与盐酸的混合溶液，高速剪切一段时间，然后加热回流，高速剪切是在转速5000~11000 r/min下持续30min；回流是在100℃回流60min，回流结束后调节pH=9，溶液由砖红色变为深棕色；继续搅拌一段时间后离心分离出沉淀物，洗涤后磁分离、干燥，将干燥产物分散到H2O2溶液中，水热处理，得到mg-C3N4@Fe3O4；
（3）配制乙醇和蒸馏水的混合溶液，称量mg-C3N4@Fe3O4以及含有胺基结构的硅烷类化合物加入配制的混合溶液中，超声振荡反应一段时间，待反应结束用磁分离从溶液中分离出固体产物并用蒸馏水和乙醇洗涤，将洗涤后的产物干燥，最终制备得到改性材料，命名为mg-C3N4@Fe3O4/Si；其中mg-C3N4@Fe3O4与硅烷类化合物的质量比为10:1~1:1；含有胺基结构的硅烷类化合物为3-氨丙基三乙氧基硅烷或3-氨丙基三甲氧基硅烷；
（4）称取一定量的mg-C3N4@Fe3O4/Si并加入蒸馏水，将形成的悬浊液超声分散，称取一定量的可溶性金属盐加入上述形成的悬浊液中，mg-C3N4@Fe3O4/Si与可溶性金属盐的质量比为8:1~10:1，并机械搅拌，称取一定量的金属盐沉淀剂溶于的蒸馏水中，在机械搅拌下将配置的沉淀剂溶液缓慢滴加到悬浊液中，并持续搅拌，搅拌结束后在油浴条件下回流，回流结束离心分离收集得到沉淀物，用蒸馏水和无水乙醇洗涤并磁分离，干燥，将所的产物命名为mg-C3N4@Fe3O4/Si/XY，X表示金属盐中金属，Y表示沉淀剂中的阴离子成分；可溶性金属盐为AgNO3，金属盐沉淀剂为NaBr；或可溶性金属盐为Bi(NO3)3，金属盐沉淀剂为Na2WO4。
2.根据权利要求1所述集吸油/吸附金属离子/光催化三元一体化磁性功能纳米石墨相氮化碳材料的制备方法，其特征在于：含氮前驱体为单氰胺，双氰胺，尿素，硫脲中一种或多种组成；含氮前驱体与二氧化硅溶胶的质量比为1:4~1:1。
3.根据权利要求1所述集吸油/吸附金属离子/光催化三元一体化磁性功能纳米石墨相氮化碳材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）水热处理是指在70℃条件下水热处理24h。
4.根据权利要求1所述集吸油/吸附金属离子/光催化三元一体化磁性功能纳米石墨相氮化碳材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）含铁化合物为硝酸铁，氯化铁，乙酰丙酮铁，硫酸铁及其水合物中一种；亚铁化合物为硝酸亚铁，氯化亚铁，硫酸亚铁及其水合物中一种；含铁化合物与亚铁化合物的摩尔比为1:1~3:1。
5.根据权利要求1所述集吸油/吸附金属离子/光催化三元一体化磁性功能纳米石墨相氮化碳材料的制备方法，其特征在于：加入苄基三乙氧基硅烷，苄基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种和含有胺基结构的硅烷类化合物组合使用。
6.根据权利要求1所述集吸油/吸附金属离子/光催化三元一体化磁性功能纳米石墨相氮化碳材料的制备方法，其特征在于：步骤（4）中所述的金属盐与沉淀剂的摩尔比为1:1~1:2。
7.根据权利要求1-6任一项所述方法制备的集吸油/吸附金属离子/光催化三元一体化磁性功能纳米石墨相氮化碳材料的应用，其特征在于：所述材料用于金属离子吸附、吸油、光催化降解有机污染物中一种或多种用途。
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