CN113262808B - 室温高效去除甲醛的水溶性石墨相氮化碳纳米片催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及室内空气的治理和净化技术领域，具体公开了一种室温高效去除甲醛的水溶性石墨相氮化碳纳米片(WCN‑NS)催化剂及其制备方法。所述水溶性石墨相氮化碳纳米片(WCN‑NS)催化剂的制备方法为：取前驱体、模板剂充分分散于溶剂中，在搅拌的过程中蒸干去除溶剂，得到前驱体与模板剂的固相混合物，再经高温煅烧得到氯化盐掺杂的石墨相氮化碳；以去离子水为分散溶剂，液相超声剥离氯化盐掺杂的石墨相氮化碳，得到氯化盐掺杂的石墨相氮化碳纳米片；再用去离子水反复洗涤氯化盐掺杂的石墨相氮化碳纳米片去除离子，得水溶性石墨相氮化碳纳米片。所制备的WCN‑NS催化剂在荧光灯照射下具有显著增强的室温催化氧化甲醛性能，能够将甲醛完全降解为二氧化碳和水。
Description
技术领域
本发明涉及室内空气的治理和净化技术领域；具体地，涉及一种室温高效去除甲醛的水溶性石墨相氮化碳纳米片(WCN-NS)催化剂及其制备方法。
背景技术
随着社会的进步和科技的发展，人们的生活方式发生了极大的变化，在室内就可以足不出户的知晓天下事，生活的方方面面都可以在室内解决，人们在室内花费的时间相应的越来越多，因此，室内空气质量对于人们的健康有着极其重要的影响。现代建筑物，尤其是那些具有高能源效率的建筑物如写字楼、医院、学校等，通常其通风设施不完备导致其通风效率较差，因此在室内空气质量方面存在较大的隐患，而这可能会严重影响到这些建筑物内居住者的身体健康。甲醛是一种常见的室内空气污染物，其对人体具有较大的危害，严重时可致人死亡。甲醛来源有许多，包括木制家具、粘合剂和装饰装修材料等。在过去的几十年中，对于苯和氡这两种可致癌的室内空气污染物的治理已经很有成效，但甲醛仍旧是影响室内空气质量的主要危害因素。因此，在现代社会中，消除室内空气中甲醛对人体的危害迫在眉睫。
目前，在治理和净化室内空气方面，尤其是去除室内空气中的甲醛有多种方法和途径，较为成熟的方法有：吸附(包括物理吸附和化学吸附)法，绿色植物吸收净化法，热催化分解以及光催化氧化降解。通过物理化学的途径来吸附甲醛以达到净化室内空气中的甲醛，一方面需要提供大量的吸附剂(需要定时更换吸附剂)，另一方面物理化学方法耗时较长，无法大规模投入实际应用。通过生物途径(如绿色植物吸收)来净化室内空气中的甲醛，一方面不仅需要数量众多对甲醛具有良好吸收作用的植株来净化空气，另一方面，生物途径净化室内空气时效相对极为漫长，因此通过生物途径来达到净化室内空气中甲醛的目的目前还不能够有效地实现。通过热催化分解甲醛以达到净化室内空气的目的，不仅需要额外提供特殊的仪器设备，而且需要消耗大量的能源，在高效除去甲醛的同时也极大的增加了成本。而光催化分解室内空气中的甲醛则不失为一种好的选择和途径，首先光催化剂处理室内空气中的甲醛不仅能够有效利用室内的光能，而且不需要提供额外的能量和特殊的装置就能够达到净化室内空气的目的，在室温下对可见光响应的光催化剂则受到了广大科研工作者的极大关注。
室温可见光高效去除室内空气中的甲醛是研究的热点，尤其是非贵金属辅助型催化剂是研究的重中之重。相当多的研究及科研成果表明，催化剂结构、微观形貌以及材料表面所具有的极性基团如表面羟基是负载贵金属型催化剂催化活性的主要影响因素。催化剂大致可以分为金属氧化物如CeO2、ZnO、Al2O3、MnO2及部分复合金属氧化物，非金属化合物如g-C3N4及其与金属氧化物的复合材料如g-C3N4/ZnO等，上述催化剂只有在特定的条件和额外提供能源时才能达到高效净化室内空气中甲醛的效果。因此，通过设计和制备一种低成本、制备方法简单、绿色环保、便于回收利用和环境友好的光催化剂，尤其是在室温下对可见光响应降解甲醛的光催化剂具有十分深远的研究意义。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种室温高效去除甲醛的水溶性石墨相氮化碳纳米片催化剂及其制备方法，所述水溶性石墨相氮化碳纳米片催化剂以非金属半导体石墨相氮化碳为载体，并且未负载贵金属如Pt、Ag等，极大地降低了催化剂的制备成本，得到的水溶性石墨相氮化碳纳米片(WCN-NS)催化剂材料具有优异的室内荧光灯照射增强催化氧化活性，对于甲醛有高效的催化降解作用，从而达到去除甲醛的目的。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种室温高效去除甲醛的水溶性石墨相氮化碳纳米片催化剂，所述水溶性石墨相氮化碳纳米片催化剂为非负载型催化剂，所述催化剂的载体为石墨相氮化碳(g-C3N4)纳米片，活性中心为水溶性石墨相氮化碳纳米片表面的羟基自由基与可见光照射下产生的光生电子和空穴，其中，羟基自由基和超氧自由基阴离子是主要的活性物种。
一种室温高效去除甲醛的水溶性石墨相氮化碳纳米片催化剂的制备方法，包括如下步骤：取前驱体、模板剂充分分散于溶剂中，在搅拌的过程中蒸干去除溶剂，得到前驱体与模板剂的固相混合物，再经高温(550-650℃)煅烧得到氯化盐掺杂的石墨相氮化碳；以去离子水为分散溶剂，液相超声剥离氯化盐掺杂的石墨相氮化碳，得到氯化盐掺杂的石墨相氮化碳纳米片；再用去离子水反复洗涤氯化盐掺杂的石墨相氮化碳纳米片去除离子，得水溶性石墨相氮化碳纳米片。
进一步，一种室温高效去除甲醛的水溶性石墨相氮化碳纳米片催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)取前驱体、模板剂充分分散于溶剂中，得分散液1，然后将分散液1于60-90℃水浴加热，300-800r/min磁力搅拌蒸干溶剂，得浓缩物1，将所得浓缩物1置于60-90℃干燥箱中干燥10-16h，再经充分研磨后，过100-300目分子筛，所得粉末以1-4℃·min-1的升温速率升至550-650℃进行高温煅烧2-4h，待所得煅烧物冷却至室温，将所得煅烧物充分研磨，过100-300目筛，得改性石墨相氮化碳1；
(2)取步骤(1)所得改性石墨相氮化碳1按1g:(500-1000)mL比例分散于去离子水中，得分散液2，将分散液2于超声波清洗器中以200-500W功率超声处理1-5h，得悬浊液，静置3-5h，用G2砂芯漏斗过滤，取滤液，将所得滤液于60-90℃水浴加热，300-700r/min磁力搅拌蒸干溶剂，得浓缩物2，将所得浓缩物2置于60-90℃干燥箱中干燥10-16h，经充分研磨后，过100-300目分子筛，得改性石墨相氮化碳2；
(3)取步骤(2)所得改性石墨相氮化碳2按1g:(500-1000)mL比例充分分散于去离子水中，得分散液3，静置3-5h后，用G2砂芯漏斗过滤，并用去离子水反复洗涤沉淀至滤液为无色后，取沉淀，将得到的沉淀于60-90℃干燥箱中干燥10-16h，再经充分研磨后，过100-300目分子筛，所得产物，为水溶性石墨相氮化碳纳米片，记为WCN-NS。
进一步，所述前驱体为硫脲、尿素、三聚氰胺或二氰二胺；优选的，所述前驱体为二氰二胺。
进一步，所述模板剂为氯化钙、氯化镁、氯化铁、氯化铜、氯化钠、氯化钾和/或氯化铝；优选的，所述模板剂为氯化钠和/或氯化钾；更优选的，所述模板剂为物质的量之比为1：1的氯化钠和氯化钾。
进一步，所述溶剂为去离子水、无水乙醇或乙二醇；优选的，所述溶剂为去离子水。
进一步，所述前驱体:模板剂的物质的量之比为(0.2-1):1，优选的，前驱体:模板剂的物质的量之比为1:1；所述溶剂与前驱体的用量关系为(100-300)mL:0.07mol。
进一步，所述步骤(1)中煅烧条件为：以1-2℃·min-1的升温速率升至600-650℃进行高温煅烧1.5-3h。
优选的，所述步骤(1)中煅烧条件为：以2℃·min-1的升温速率升至600℃进行高温煅烧2h。
优选的，所述步骤(2)中超声处理条件为：200-500W超声功率下超声处理2-3h。
更优选的，所述步骤(2)中超声处理条件为：300W超声功率下超声处理3h。
进一步，所述步骤(2)(3)中所用G2砂芯漏斗的孔径(该孔径指漏斗上部的内径)为10-15μm。
上述制备方法所得的水溶性石墨相氮化碳纳米片催化剂应用于甲醛降解。
进一步，具体应用于室内甲醛降解时，将所述水溶性石墨相氮化碳纳米片催化剂置于室内，将催化剂摊开放置在室内日光灯(开启或关闭，优选开启状态)下，同时保持室内空气的流通(注意不是室内外空气的流通)，随后紧闭门窗，一段时间后打开门窗通风换气，同时回收催化剂留待下一次使用。
本发明通过模板法、液相超声剥离以及去离子水去除模板的方法来制备水溶性石墨相氮化碳纳米片(WCN-NS)催化剂，以设计和改变所制备材料的形貌和表面的物理化学性质，得到了室内荧光灯照射增强催化氧化甲醛性能的催化剂材料。对甲醛的光催化降解试验表明，所得到的水溶性石墨相氮化碳纳米片催化剂材料在荧光灯照射下具有显著增强的甲醛降解活性，能够在室温下将甲醛完全催化降解为小分子物质二氧化碳和水。
与现有技术相比，本发明具有的优点及有益效果为：
1、本发明制备的水溶性石墨相氮化碳纳米片(WCN-NS)催化剂可在室内环境中使用以去除甲醛；
2、本发明制备的水溶性石墨相氮化碳纳米片(WCN-NS)催化剂在室内环境中去除甲醛不需要额外提供能量和特殊的设备即可高效去除甲醛；
3、本发明制备的水溶性石墨相氮化碳纳米片(WCN-NS)催化剂可充分利用室内光源的能量应用于室内空气中挥发性有毒污染物甲醛的去除；
4、本发明制备的水溶性石墨相氮化碳纳米片(WCN-NS)催化剂3小时甲醛去除效率(甲醛去除率为66.5％)可达现有技术中催化剂(例如TiO2)8小时甲醛去除的效果；
5、本发明制备的水溶性石墨相氮化碳纳米片(WCN-NS)催化剂符合节能环保的发展理念。
附图说明
图1是本发明实施例一、实施例二、实施例三和对比例一所制备的催化剂材料的X射线衍射谱图；
图2是本发明对比例一、实施例二和实施例三所制备的催化剂材料的(高分辨率)TEM图，其中：图2(a)为对比例一所制备的催化剂材料的TEM图，图2(b)为实施例二所制备的催化剂材料的TEM图及HRTEM图，图2(c)为实施例三所制备的催化剂材料的TEM图及HRTEM图；
图3是测试本发明所制备催化剂室温催化降解甲醛性能的实验装置图，图中：
1-红外光声谱气体检测仪，2-电脑，3-日光灯开关，4-小电风扇开关，5-小电风扇，6-表面皿盖，7-装样品表面皿，8-日光灯管，9-气体出气孔，10-表面皿盖拉线孔，11-气体进气孔，12-甲醛溶液注射孔，13-箱体侧舱门，14-箱体前舱门，15-表面皿盖拉线，16-有机箱体；
图4是本发明实施例一、实施例二、实施例三和对比例一所制备的催化剂材料在室温荧光灯下催化氧化甲醛过程中甲醛浓度变化图；
图5是本发明实施例一、实施例二、实施例三和对比例一所制备的催化剂材料在室温荧光灯下催化氧化甲醛过程中二氧化碳浓度变化图；
图6是本发明实施例三所制备的催化剂材料催化氧化甲醛活性稳定性测试的结果图；
图7为活性捕获剂对本发明实施例三所制备的催化剂材料WCN-NS光催化氧化亚甲基蓝的影响图。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，以下通过具体实施例对本申请技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请权书要求书请求保护的技术方案的限定。
实施例一
将0.07mol二氰二胺(5.8856g)、0.035mol氯化钠(2.0454g)和0.035mol氯化钾(2.6093g)依次溶解分散在200mL去离子水中，在磁力搅拌器上以500r/min的搅拌速率搅拌5min，得到混合盐溶液，然后将装有混合盐溶液的烧杯置于80℃水浴锅中，在磁力搅拌下(搅拌速率为500r/min)蒸干溶剂后得到混合盐固体，随后将混合盐固体置于70℃电热鼓风干燥箱中干燥过夜(12h)。将得到的干燥产物充分研磨后过100目的分子筛，随后将粉末样品倒入洁净的瓷坩埚中，盖好盖子后将瓷坩埚置于马弗炉中进行煅烧处理，设置程序升温速率为2℃·min-1，升至600℃后，煅烧时间为2h。待瓷坩埚自然冷却至室温后，取出瓷坩埚，将得到的煅烧产物充分研磨后过100目的分子筛，得到亮黄色粉末，为软模板法制备的石墨相氮化碳催化剂材料，标记为ST-CN。
实施例二
将1.0g实施例一制备得到的软模板法制备的石墨相氮化碳(ST-CN)分散在500mL去离子水中，得分散液，然后将装有分散液的烧杯置于超声波清洗器中，超声功率为300W，超声处理180min，超声完成后，将得到的悬浊液静置4h后用G2砂芯漏斗(孔径10-15μm，该孔径指漏斗上部的内径)过滤，过滤的沉淀舍弃，取滤液，将得到的滤液置于80℃水浴锅中，在磁力搅拌下(搅拌速率为500r/min)蒸干溶剂，随后将得到的浓缩液置于70℃电热鼓风干燥箱中干燥过夜(12h)。将得到的干燥产物充分研磨后过100目分子筛，得到淡黄色粉末，为模板石墨相氮化碳纳米片催化剂材料，标记为ST-CN-NS。
实施例三
将1.0g实施例二制备得到的模板石墨相氮化碳纳米片(ST-CN-NS)分散在1000mL去离子水中，在磁力搅拌下(搅拌速率为500r/min)搅拌5min后，得分散液，静置4h后将所得分散液用G2砂芯漏斗(孔径10-15μm，该孔径指漏斗上部的内径)过滤，同时用去离子水洗涤沉淀多次至滤液为无色，随后取沉淀(用去离子水洗涤的石墨相氮化碳)置于70℃电热鼓风干燥箱中干燥过夜(12h)，将干燥产物充分研磨后过100目分子筛，得到淡黄色粉末，转入样品管中，贴上标签，所得产物为水溶性石墨相氮化碳纳米片催化剂材料，标记为WCN-NS。
对比例一
取0.07mol二氰二胺(5.8856g)倒入洁净的瓷坩埚中并盖好盖子，然后将瓷坩埚放入马弗炉中，设置程序升温速率为2℃·min-1，升至600℃后，煅烧2h，待瓷坩埚自然冷却至室温后，取出瓷坩埚，取出煅烧产物，充分研磨后过100目分子筛，得到淡黄色粉末，为煅烧法制备的纳米片石墨相氮化碳(g-C3N4)催化剂材料，标记为BCN。
性能表征
将实施例一、实施例二、实施例三和对比例一所制备得到的催化剂材料进行X射线衍射(X-raydiffraction，XRD)和透射电子显微镜(Transmissionelectronmicroscopy，TEM)分析，其结果分别如图1和图2所示。
由图1可知，实施例一、实施例二、实施例三和对比例一所制备的催化剂材料都具有典型的石墨相氮化碳(g-C3N4)的相结构(JCPDSNo:87-1526)。
图2为对比例一、实施例二和实施例三所制备得到的纳米催化剂的透射电镜图，图2(a)为对比例一所制备的g-C3N4(BCN)的TEM图，由图可知g-C3N4纳米片高度团聚；图2(b)为实施例二所制备的模板石墨相氮化碳纳米片(ST-CN-NS)的TEM图及高分辨率的透射电镜图(HRTEM)，其晶格条纹为d＝0.197nm，对应于2θ＝27.8o处的(201)晶面，由图可知样品为g-C3N4纳米片，与BCN相比，ST-CN-NS明显变薄，分散在g-C3N4上的颗粒为氯化钠和氯化钾的晶粒；图2(c)为ST-CN-NS用去离子水洗涤后的g-C3N4纳米片(WCN-NS)的TEM图及高分辨率的透射电镜图(HRTEM)，其晶格条纹为d＝0.197nm，对应于2θ＝27.8°处的(201)晶面，由图可知去离子水洗涤除去了石墨相氮化碳纳米片中的软模板剂(氯化钠和氯化钾)，同时其纳米片结构未被破坏。经过超声剥离后，样品堆积厚度明显变薄。
应用实施例
图3为所制备催化剂材料应用于室温可见光照射下催化降解甲醛的实验装置图。将实施例一、实施例二、实施例三和对比例一所制备得到的g-C3N4纳米催化剂分别在室温(25℃)下进行甲醛催化实验。
光测试试验(室内荧光灯照射)：
具体地，分别取0.1g实施例一、实施例二、实施例三和对比例一中制备的催化剂，均匀摊开分散于直径为9cm和高度为1.5cm的表面皿中，然后将该表面皿置于13L的含有一个5W小电风扇5和日光灯管8(测试用光源为：20W荧光灯)的有机箱体(具体为有机玻璃反应器)16中，并盖上表面皿盖6。将37wt％的甲醛溶液(约10-20μL)通过甲醛溶液注射孔12注入该有机箱体内，待甲醛挥发直至浓度平衡时，通过表面皿盖拉线15移去表面皿盖6(所述表面皿盖6位于日光灯管8与装样品表面皿7之间)的同时打开日光灯开关3进行照射(180min)，使催化剂在荧光灯照射下与甲醛相互接触，在线监测甲醛浓度，甲醛的浓度变化通过多组分气体分析仪(INNOVAairTechInstrumentsModel1412i)在线监测(该多组分气体分析仪可以同时监测测试体系中甲醛、二氧化碳、一氧化碳、水以及气压的变化)，所得到的测试数据为光测试下的性能测试数据。
暗测试试验(不加光源照射)：
设置不加外光源照射作为对照组，即暗测试试验。实施例与对比例所制备的催化剂材料对甲醛的暗测试试验操作与光测试试验一致，只是在测试过程中不开启荧光灯的开关进行光照，催化剂材料在黑暗条件下催化氧化甲醛，在线监测甲醛浓度，所得到的测试数据为暗测试下的性能测试数据。
需要说明的是：本催化实验测试过程中，测试房间灯源是关闭的，同时对有机箱体16进行了遮光处理；仅在光测试试验中，待体系内甲醛浓度平衡后，才通过打开日光灯开关3开启测试体系内荧光灯。
实施例一、实施例二、实施例三和对比例一所制备得到的g-C3N4催化剂在室内荧光灯照射下(光测试)、无外加光源照射下(暗测试)催化氧化降解甲醛的活性数据见表1。
表1室温下石墨相氮化碳去除甲醛的活性数据
由表1可知，在室内荧光灯照射下，实施例一、实施例二、实施例三和对比例一所制备的纳米催化剂材料均对甲醛表现出了明显的催化降解活性，且所有实施例样品的甲醛去除率均强于对比例一所制备的样品的。同时，在室内荧光灯照射下，比较实施例三所制备得到的样品的光测试与暗测试的数据，可以知道本发明实施例三所制备得到的催化剂材料在室内荧光灯照射下对于甲醛的催化活性有明显的增强。在室内荧光灯照射下，二氧化碳生成率大于甲醛去除率，其根本原因在于：在密闭的有机箱体中，随着光催化反应持续的进行，吸附于箱体内壁的甲醛不断地解吸附释放进入反应体系，而反应体系中的二氧化碳来源于甲醛的降解。综合比较甲醛浓度的降低和二氧化碳浓度的升高，可以比较得出催化剂对甲醛催化降解活性的高低。其中，本发明实施例三所制备得到的水溶性石墨相氮化碳纳米片(WCN-NS)催化剂对甲醛具有最高的可见光响应降解活性(甲醛转化为二氧化碳视为甲醛被完全降解)。
图4和图5为实施例一、实施例二、实施例三和对比例一所制备得到的催化剂室温去除甲醛性能的对比图，其中图4为催化剂催化氧化甲醛过程中甲醛浓度变化图，图5为催化剂催化氧化甲醛过程中二氧化碳浓度变化图。由图4-5中可以观察到，随着反应进行，甲醛浓度不断降低，二氧化碳浓度不断上升，表明甲醛被彻底氧化成二氧化碳和水。从图4-5中对实施例与对比例所得到的催化剂去除甲醛性能进行比较，实施例三所制备的催化剂在室温下对甲醛具有高效快速的催化氧化性能，在甲醛浓度快速降低的同时，二氧化碳浓度也显著增加，表明该实施例得到的催化剂材料对甲醛具有优异的催化降解性能。从图4-5中对所得到的催化剂在光测试与暗测试下去除甲醛性能进行比较，该结果表明实施例一、实施例二和实施例三所制备的g-C3N4纳米材料在室内荧光灯照射下对甲醛的催化活性显著增强。
活性物种淬灭实验
通过实施活性物种捕获实验考察活性物种对催化剂催化降解甲醛性能的影响。室温荧光灯照射下，催化剂催化氧化甲醛是在一定含量的水蒸气范围下进行的，亚甲基蓝的降解环境可类比，进而可以通过亚甲基蓝的降解来间接得知光催化降解甲醛的反应活性物种。
具体实施步骤如下所示：在100mL洁净烧杯中加入50mL10mg·L-1亚甲基蓝，然后加入10mg实施例三所制备的催化剂(WCN-NS)，在黑暗条件下磁力搅拌30min，使催化剂在反应体系中充分分散，同时使样品对目标降解物达到吸附-解吸平衡。然后依次加入1mmol异丙醇(简称为IPA)、L-抗坏血酸(简称为L-AC)、乙二胺四乙酸二钠盐(简称为EDTA-2Na)和硝酸银(简称为AgNO3)。光反应烧杯的杯口敞开，直接与空气接触，开启氙灯灯源，在λ≥420nm可见光光照条件下反应3小时，通过紫外可见分光光度计对反应产物进行分析。加入捕获剂IPA为检测活性物种·OH对光催化降解亚甲基蓝的影响；加入捕获剂L-AC为检测活性物种·O2-对光催化降解亚甲基蓝的影响；加入捕获剂EDTA-2Na为检测活性物种h+对光催化降解亚甲基蓝的影响；加入捕获剂AgNO3为检测活性物种e-对光催化降解亚甲基蓝的影响。
活性捕获剂对本发明实施例三所制备的催化剂材料WCN-NS光催化氧化亚甲基蓝的影响实验结果如图7所示。对比实验表明，当加入·OH的捕获剂IPA时，亚甲基蓝的降解率从85.1％降低到59.2％；当加入·O2-的捕获剂L-AC时，亚甲基蓝的降解率从85.1％降低到74.2％；当加入h+的捕获剂EDTA-2Na时，亚甲基蓝的降解率从85.1％升高到86.5％；当加入e-的捕获剂AgNO3时，亚甲基蓝的降解率从85.1％降低到82.6％。以上结果表明：捕获剂EDTA-2Na对亚甲基蓝的降解率影响较小，·OH、·O2-和e-是此光催化过程中的活性物种，·OH和·O2-是此光催化过程中的主要活性物种。同时，以上实验间接表明·OH和·O2-是室内荧光灯照射下WCN-NS催化氧化甲醛的主要活性物种。
循环稳定性能测试实施例
将实施例三所制备得到的水溶性石墨相氮化碳纳米片(WCN-NS)催化剂对甲醛进行多次重复催化测试，测试条件与步骤同应用实施例光测试试验一致，差别仅在于重复催化测试的每次测试时间(甲醛被催化降解时间)为10h，每次测试完成后样品密封保存，下一次测试前在电热鼓风干燥箱中于80℃下热处理10min，其活性变化如图6所示。
由图6可知，实施例三所得的水溶性石墨相氮化碳纳米片(WCN-NS)催化剂经过九次室温下荧光灯照射(20W，10h)催化降解甲醛后，对甲醛的催化降解活性依旧保持在66.5％以上，表明所制备的纳米催化剂材料具有很好的物理和化学稳定性。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (2)
1.水溶性石墨相氮化碳纳米片催化剂在室温高效去除甲醛中的应用，其特征在于，所述水溶性石墨相氮化碳纳米片催化剂的制备方法包括如下步骤：
（1）取前驱体、模板剂充分分散于溶剂中，得分散液1，然后将分散液1于60-90 ℃水浴加热，搅拌蒸干溶剂，得浓缩物1，将所得浓缩物1于60-90℃干燥10-16h，经研磨后，过100-300目筛，所得粉末在600-650 ℃进行高温煅烧1.5-3h，将所得煅烧物研磨，过100-300目筛，得改性石墨相氮化碳1；
（2）取步骤（1）所得改性石墨相氮化碳1按1g:(500-1000)mL比例分散于去离子水中，得分散液2，将分散液2以300W功率超声处理3h，得悬浊液，静置3-5h，用G2砂芯漏斗过滤，取滤液，将所得滤液于60-90 ℃水浴加热，搅拌蒸干溶剂，得浓缩物2，将所得浓缩物2于60-90℃下干燥10-16h，经研磨后，过100-300目筛，得改性石墨相氮化碳2；
（3）取步骤（2）所得改性石墨相氮化碳2按1g: (500-1000)mL比例充分分散于去离子水中，得分散液3，静置3-5h后，用G2砂芯漏斗过滤，并用去离子水反复洗涤沉淀至滤液为无色后，取沉淀，将所得沉淀于60-90℃干燥10-16h，经研磨后，过100-300目筛，得水溶性石墨相氮化碳纳米片；
所述前驱体为二氰二胺；
所述模板剂为物质的量之比为1：1的氯化钠和氯化钾；
所述前驱体:模板剂的物质的量之比为1:1；
所述步骤（2）（3）中所用G2砂芯漏斗的孔径为10-15μm。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述步骤（1）中溶剂为去离子水、无水乙醇或乙二醇；所述溶剂与前驱体的用量关系为(100-300)mL:0.07mol。
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