枣庄学院Dandan Zhu和Yanxin Yu等–石墨碳复合泡沫氮化碳具有超两亲性和增强热稳定性的纳米原纤维

在此，本文展示了新型三维（3D）超亲水性的制备g-C₃N₄@carbon纳米纤维泡沫(g-C₃N₄@CNFs)通过两步方法：液氮处理冷冻干燥；泡沫具有良好的热稳定性。在这种方法中，三聚氰胺充当氮源，纳米纤维化纤维素（NFCs）充当3D骨架。所制备的热稳定性g-C₃N₄@CNFs-3泡沫比g-C₃N₄@CNFs-1，如热重数据所示，包括起始失重点（Tonset）增加238.6°C和最大失重率（Tmax）提高258.8°C。g-C₃N₄与CNFs的组合使热释放率（约−86%）和总热释放量（约−75%）降低。此外，中的亲水氧化官能团和疏水三嗪结构域的组成g-C₃N₄@CNFs使其具有独特的两亲性（水的接触角在1.0秒内接近0°，己烷的接触角则在12毫秒内接近0°）。超亲水性对水和各种有机溶剂的高储存能力g-C₃N₄@CNFs发现了高达其原始重量40-50倍的泡沫。这些超亲水泡沫的发现对超润湿材料的开发具有重要意义，并可能在油乳液纯化和催化剂载体领域得到应用。

图1. g-C₃N₄@CNFs由NCFs和三聚氰胺合成的泡沫制造过程说明。

图2.（a）三聚氰胺/NFC复合材料的SEM图像，（b）g-C₃N₄@CNFs-1，（c）g-C₃N₄@CNFs-2和（d）g-C₃N₄@CNFs-3泡沫。（a，c）中插入的图像分别是三聚氰胺/NFC的数码照片，以及g-C₃N₄@CNFs-2。

图3. XRD光谱（a）g-C3N4@CNFs泡沫和（b）g-C3N4粉末，（c）NFC、g-C3N4以及g-C3N4@CNFs泡沫的FTIR光谱，和（d）g-C3N4@CNFs泡沫的拉曼光谱。

图4. g-C₃N₄@CNFs-1泡沫用丁烷炬燃烧6秒的数码照片。

图5.（a）HRR和（b）CNFs的THR曲线，g-C3N4@CNFs-1，g-C3N4@CNFs-2和g-C3N4@CNFs-3泡沫。

图6.（a）NCFs和g-C₃N₄@CNFs泡沫，（b）的DSC曲线g-C₃N₄@CNFs泡沫和NFC的剩余产量g-C₃N₄@CNFs分别使用三聚氰胺（c）和氰胺（d）作为氮源在不同温度下发泡。

图7. 吸附油（a）和水（b）的照片g-C₃N₄@CNFs-1泡沫和电荷耦合器件（CCD）相机图像（c）2μL去离子水滴放置在g-C₃N₄@CNFs-1泡沫表面。

图8.（a）CNFs泡沫的吸收能力g-C₃N₄@CNFs用于水和油的泡沫以及各种有机溶剂（从左到右：g-C₃N₄@CNFs-1，g-C₃N₄@CNFs-2，g-C₃N₄@CNFs-3和CNFs泡沫）。（b）CNFs泡沫的吸收能力和g-C₃N₄@CNFs泡沫在不同的循环中用于水。

相关研究成果由枣庄学院Dandan Zhu和Yanxin Yu等人2023年发表在Langmuir (链接：https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.3c02244)上。原文：Composite Foams of the Graphitic Carbon Nitride@Carbon Nanofibrils Conferred a Superamphiphilic Property and Reinforced Thermal Stability。