CN114904466A - 碳缺陷氮化碳气凝胶及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光催化技术领域，特别涉及碳缺陷氮化碳气凝胶及其制备方法和应用。所述碳缺陷氮化碳气凝胶的制备方法，包括以下步骤：混合富含N的有机物、无机酸和有机溶剂，搅拌，使所述富含N的有机物、无机酸和有机溶剂组装，制备超分子前驱体；于Ar、N₂、NH₃或空气气氛中煅烧所述超分子前驱体，制备所述碳缺陷氮化碳气凝胶。上述方法制备的碳缺陷氮化碳气凝胶对解聚木质素或其模型化合物具有高效的催化活性，同时C‑C键断裂的选择性高。

Description

碳缺陷氮化碳气凝胶及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及光催化技术领域，特别涉及碳缺陷氮化碳气凝胶及其制备方法和应用。

背景技术

木质素是地球上储量最大的可持续碳资源，主要由酚类及其衍生物分子以C-C键和C-O键交叉链接而形成。其中，木质素中β-1键型、β-O-4键型连接结构含量较高(>60％)。因此，解聚该连接结构对于木质素或其模型化合物的综合利用具有迫切的现实意义。目前，解聚这些连接结构的传统方法需要苛刻的反应条件和昂贵的络合物催化剂，不利于工业化生产。

光催化法具有反应条件温和、反应过程经济环保等优点，正逐渐成为解聚木质素或其模型化合物的研究热点。然而，目前光催化解聚木质素或其模型化合物存在着催化剂活性低的问题。同时，在光催化解聚过程中，仍存在C-O键断裂和C-C键断裂这两种不同的断裂选择，C-C键断裂的选择性不高。

发明内容

基于此，本发明提供一种碳缺陷氮化碳气凝胶及其制备方法和应用。对解聚木质素或其模型化合物具有高效的催化活性，同时C-C键断裂的选择性高。

本发明第一方面提供一种碳缺陷氮化碳气凝胶的制备方法。其技术方案如下：

一种碳缺陷氮化碳气凝胶的制备方法，包括以下步骤：

混合富含N的有机物、无机酸和有机溶剂，搅拌，使所述富含N的有机物、无机酸和有机溶剂组装，制备超分子前驱体；

于Ar、N₂、NH₃或空气气氛中煅烧所述超分子前驱体，制备所述碳缺陷氮化碳气凝胶。

在其中一些实施例中，所述富含N的有机物选自氰胺、双氰胺和三聚氰胺中的一种或多种。

在其中一些实施例中，所述无机酸选自HCl、H₂SO₄、HNO₃和H₃PO₄中的一种或多种。

在其中一些实施例中，所述有机溶剂选自乙二醇、二乙二醇、三乙二醇和甘油中的一种或多种。

在其中一些实施例中，所述富含N的有机物与无机酸的摩尔比为(10～50):(20～50)。

在其中一些实施例中，所述富含N的有机物在所述富含N的有机物、无机酸和有机溶剂的混合溶液中的浓度为0.01M～0.5M。

在其中一些实施例中，所述搅拌的时间为1h～6h，所述搅拌的温度为10～80℃。

在其中一些实施例中，所述煅烧的温度为200～700℃，所述煅烧的时间为1h～6h。

在其中一些实施例中，所述煅烧包括升温的步骤，所述升温的速率为1～10℃/min。

本发明第二方面提供一种碳缺陷氮化碳气凝胶。所述碳缺陷氮化碳气凝胶由上述制备方法制备而成。

本发明第三方面提供一种光催化材料。所述光催化材料包括上述碳缺陷氮化碳气凝胶。

本发明第四方面提供一种解聚木质素或其模型化合物的方法。其技术方案如下：

一种解聚木质素或其模型化合物的方法，包括以下步骤：

于溶剂中，将木质素或其模型化合物与上述光催化材料或上述碳缺陷氮化碳气凝胶混合，进行光催化反应。

在其中一些实施例中，所述木质素或其模型化合物以β-1键型或β-O-4键型连接。

在其中一些实施例中，所述以β-1键型连接的木质素模型化合物包括1,2-二苯基乙醇。

在其中一些实施例中，所述以β-O-4键型连接的木质素模型化合物包括2-苯氧基-1-苯乙醇、2-苯氧基-1-苯基丙烷-1,3-二醇和2-(2-甲氧苯基)-1-(4-甲氧基苯基)丙烷-1,3-二醇。

在其中一些实施例中，所述溶剂选自乙醇、乙腈、四氯化碳和异丙醇中的一种。

在其中一些实施例中，所述光催化反应的时间为2h～1000h。

在其中一些实施例中，所述光催化反应之前，还包括避光下通入气体，达到吸附-脱附平衡的步骤。

在其中一些实施例中，所述气体为Ar、N₂、O₂、NH₃和空气中的一种。

与传统方案相比，本发明具有以下有益效果：

本发明以富含N的有机物、无机酸和有机溶剂作为反应原料，通过煅烧自组装前驱体诱得碳缺陷氮化碳(C_3-xN₄)气凝胶，所提供的方法成本低廉，可操作性强，有利于大规模合成。本发明所制备的碳缺陷氮化碳(C_3-xN₄)气凝胶可用作为光催化剂，对光催化解聚木质素或其模型化合物具有高效的催化活性，同时在光照条件下具有更低的光生电荷复合效率，对C-C键断裂的选择性高。而且，碳缺陷氮化碳(C_3-xN₄)气凝胶作为光催化剂还可以重复使用，具有优异的催化寿命。

附图说明

图1为实施例1制备的碳缺陷氮化碳(C_3-xN₄)气凝胶的实际情况图；

图2为实施例1制备的碳缺陷氮化碳(C_3-xN₄)气凝胶的SEM图；

图3为实施例1制备的碳缺陷氮化碳(C_3-xN₄)气凝胶的孔径分布图；

图4为实施例1制备的碳缺陷氮化碳(C_3-xN₄)气凝胶的光催化循环性能图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明公开内容理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

术语

除非另外说明或存在矛盾之处，本文中使用的术语或短语具有以下含义：

本发明中，涉及“和/或”、“或/和”、“及/或”的选择范围包括两个或两个以上相关所列项目中任一个项目，也包括相关所列项目的任意的和所有的组合，所述任意的和所有的组合包括任意的两个相关所列项目、任意的更多个相关所列项目、或者全部相关所列项目的组合。需要说明的是，当用至少两个选自“和/或”、“或/和”、“及/或”的连词组合连接至少三个项目时，应当理解，该技术方案毫无疑问地包括均用“逻辑与”连接的技术方案，还毫无疑问地包括均用“逻辑或”连接的技术方案。比如，“A及/或B”包括A、B和A+B三种并列方案。又比如，“A，及/或，B，及/或，C，及/或，D”的技术方案，包括A、B、C、D中任一项(也即均用“逻辑或”连接的技术方案)，也包括A、B、C、D的任意的和所有的组合，也即包括A、B、C、D中任两项或任三项的组合，还包括A、B、C、D的四项组合(也即均用“逻辑与”连接的技术方案)。

本发明中，涉及“多个”、“多种”、“多次”、“多元”等，如无特别限定，指在数量上大于2或等于2。例如，“一种或多种”表示一种或大于等于两种。

本发明中，涉及“其组合”、“其任意组合”、“其任意组合方式”等中包括所列项目中任两个或任两个以上项目的所有合适的组合方式。

本发明中，涉及“合适的组合方式”、“合适的方式”、“任意合适的方式”等中所述“合适”，以能够实施本发明的技术方案、解决本发明的技术问题、实现本发明预期的技术效果为准。

本发明中，涉及“优选”、“更好”、“更佳”、“为宜”仅为描述效果更好的实施方式或实施例，应当理解，并不构成对本发明保护范围的限制。

本发明中，涉及“进一步”、“更进一步”、“特别”等用于描述目的，表示内容上的差异，但并不应理解为对本发明保护范围的限制。

本发明中，涉及“可选地”、“可选的”、“可选”，指可有可无，也即指选自“有”或“无”两种并列方案中的任一种。如果一个技术方案中出现多处“可选”，如无特别说明，且无矛盾之处或相互制约关系，则每项“可选”各自独立。

本发明中，涉及“第一方面”、“第二方面”、“第三方面”、“第四方面”等中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于描述目的，不能理解为指示或暗示相对重要性或数量，也不能理解为隐含指明所指示的技术特征的重要性或数量。而且“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅起到非穷举式的列举描述目的，应当理解并不构成对数量的封闭式限定。

本发明中，以开放式描述的技术特征中，包括所列举特征组成的封闭式技术方案，也包括包含所列举特征的开放式技术方案。

本发明中，涉及到数值区间(也即数值范围)，如无特别说明，可选的数值分布在上述数值区间内视为连续，且包括该数值范围的两个数值端点(即最小值及最大值)，以及这两个数值端点之间的每一个数值。如无特别说明，当数值区间仅仅指向该数值区间内的整数时，包括该数值范围的两个端点整数，以及两个端点之间的每一个整数，在本文中，相当于直接列举了每一个整数，比如t为选自1～10的整数，表示t为选自由1、2、3、4、5、6、7、8、9和10构成的整数组的任一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特性时，可以合并这些范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开之范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。

本发明中的温度参数，如无特别限定，既允许为恒温处理，也允许在一定温度区间内存在变动。应当理解的是，所述的恒温处理允许温度在仪器控制的精度范围内进行波动。允许在如±5℃、±4℃、±3℃、±2℃、±1℃的范围内波动。

本发明中，涉及到百分比含量，如无特别说明，对于固液混合和固相-固相混合均指质量百分比，对于液相-液相混合指体积百分比。

本发明中，涉及到百分比浓度，如无特别说明，均指终浓度。所述终浓度，指添加成分在添加该成分后的体系中的占比。

本发明中，％(w/w)与wt％均表示重量百分比，％(v/v)指体积百分比，％(w/v)指质量体积百分数。

石墨相氮化碳(g-C₃N₄)是一种类石墨的层状共轭聚合物光催化剂，其独特的芳香性平面共轭结构有利于木质素或其模型化合物的吸附。然而，g-C₃N₄在解聚木质素或其模型化合物中具有一定的局限性，这主要源于以下三个方面：(1)材料光生电荷复合率高；(2)材料价带位置不能促使材料产生高氧化能力的h⁺；(3)材料对O₂的吸附和活化能力较弱。这三方面因素阻碍了g-C₃N₄在解聚木质素或其模型化合物中的应用。

增大g-C₃N₄比表面积是很好的改性方法。例如：近些年研究较热的通过超分子预组装法合成的g-C₃N₄(在反应过程中，富含N的有机物发生自组装反应，并形成具有纳米结构的超分子前驱体；随后，超分子前驱体通过热聚合法，制备出具有纳米结构的g-C₃N₄)。然而基于超分子预组装法所制备的g-C₃N₄虽具有较大的比表面积，有利于光催化性能的提高。但是，该材料光生电荷分离能力、O₂的吸附和活化能力依然较差，仍然不能很好满足光催化解聚木质素或其模型化合物的要求。

综上，目前光催化解聚木质素或其模型化合物存在着催化剂活性低的问题。同时，在光催化解聚过程中，仍存在C-O键断裂和C-C键断裂这两种不同的断裂选择，C-C键断裂的选择性不高。

为了解决上述问题，本发明提供了一种碳缺陷氮化碳气凝胶的制备方法。其技术方案如下：

一种碳缺陷氮化碳气凝胶的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、混合富含N的有机物、无机酸和有机溶剂，搅拌，使所述富含N的有机物、无机酸和有机溶剂组装，制备超分子前驱体；

步骤2、于Ar、N₂、NH₃或空气气氛中煅烧所述超分子前驱体，制备所述碳缺陷氮化碳气凝胶。

本发明以富含N的有机物、无机酸和有机溶剂作为反应原料，煅烧自组装前驱体获得碳缺陷氮化碳(C_3-xN₄)气凝胶，所提供的方法成本低廉，可操作性强，有利于大规模合成。本发明所制备的碳缺陷氮化碳(C_3-xN₄)气凝胶可用作为光催化剂，对光催化解聚木质素或其模型化合物具有高效的催化活性，同时在光照条件下具有更低的光生电荷复合效率，对C-C键断裂的选择性高。而且，碳缺陷氮化碳(C_3-xN₄)气凝胶作为光催化剂还可以重复使用，具有优异的催化寿命。

相比模板法，本发明制备碳缺陷氮化碳气凝胶所采用的方法不涉及外部模板，其合成路径更简单、反应过程更绿色环保。

可选地，所述富含N的有机物选自氰胺、双氰胺和三聚氰胺中的一种或多种。

可选地，所述无机酸选自HCl、H₂SO₄、HNO₃和H₃PO₄中的一种或多种。

在步骤1中加入有机溶剂，有机溶剂可以发挥诱导超分子前驱体形成的作用。

可选地，所述有机溶剂选自乙二醇、二乙二醇、三乙二醇和甘油中的一种或多种。

可选地，所述富含N的有机物与无机酸的摩尔比为(10～50):(20～50)。

可选地，所述富含N的有机物在所述富含N的有机物、无机酸和有机溶剂的混合溶液中的浓度为0.01M～0.5M。

可选地，所述搅拌的时间为1h～6h，所述搅拌的温度为10～80℃。

可以理解地，使所述富含N的有机物、无机酸和有机溶剂组装后，还包括过滤、洗涤和干燥的步骤，得到超分子前驱体。

在步骤2中，于Ar、N₂、NH₃或空气气氛中煅烧自组装超分子前驱体，煅烧热聚合过程中发生缩聚反应和聚合反应，在有机溶剂和上述气氛下诱导形成碳缺陷氮化碳(C_3-xN₄)气凝胶。

可选地，所述煅烧的温度为200～700℃，所述煅烧的时间为1h～6h。

可选地，所述煅烧包括升温的步骤，所述升温的速率为1～10℃/min。

可以理解地，所述煅烧可以在管式炉内进行，也可以在马弗炉内进行。

本发明还提供一种碳缺陷氮化碳气凝胶。所述碳缺陷氮化碳气凝胶由上述制备方法制备而成。所述碳缺陷氮化碳气凝胶可作为光催化材料使用，对光催化解聚木质素或其模型化合物具有高效的催化活性，同时在光照条件下具有更低的光生电荷复合效率，对C-C键断裂的选择性高。而且，碳缺陷氮化碳(C_3-xN₄)气凝胶作为光催化剂还可以重复使用，具有优异的催化寿命。

本发明还提供一种光催化材料。所述光催化材料包括上述碳缺陷氮化碳气凝胶。

本发明还提供一种解聚木质素或其模型化合物的方法。其技术方案如下：

一种解聚木质素或其模型化合物的方法，包括以下步骤：

于溶剂中，将木质素或其模型化合物与上述光催化材料或上述碳缺陷氮化碳气凝胶混合，进行光催化反应。

可选地，所述木质素或其模型化合物以β-1键型或β-O-4键型连接。

可选地，所述以β-1键型连接的木质素模型化合物包括1,2-二苯基乙醇。

可选地，所述以β-O-4键型连接的木质素模型化合物包括2-苯氧基-1-苯乙醇、2-苯氧基-1-苯基丙烷-1,3-二醇和2-(2-甲氧苯基)-1-(4-甲氧基苯基)丙烷-1,3-二醇。

可选地，所述溶剂选自乙醇、乙腈、四氯化碳和异丙醇中的一种。

可选地，所述光催化反应的时间为2h～1000h。

可选地，所述光催化反应之前，还包括避光下通入气体，达到吸附-脱附平衡的步骤。

可选地，所述气体为Ar、N₂、O₂、NH₃和空气中的一种。

以下结合具体实施例和对比例进行进一步说明，以下具体实施例中所涉及的原料，若无特殊说明，均可来源于市售，所使用的仪器，若无特殊说明，均可来源于市售，所涉及到的工艺，如无特殊说明，均为本领域技术人员常规选择。

实施例1

本实施例提供一种碳缺陷氮化碳气凝胶及其制备方法和应用。步骤如下：

步骤1、超分子前驱体的制备：将1g三聚氰胺直接溶解在100mL的二乙二醇中，超声20min，直到获得透明澄清溶液；随后加入100mL的H₂SO₄(0.02moL)水溶液，在常温下搅拌2h，使所述三聚氰胺、H₂SO₄和二乙二醇组装；最后，通过过滤，洗涤，干燥处理，即可得到超分子前驱体。

步骤2、碳缺陷氮化碳(C_3-xN₄)气凝胶：将所得的超分子前驱体(3g)转移到管式炉中，以空气作为反应气氛，并以5℃/min的速率升温到550℃，保持4h后冷却至室温，即为碳缺陷氮化碳(C_3-xN₄)气凝胶，其实际情况图如图1所示，SEM图如图2所示，孔径分布图如图3所示。测得所制备的碳缺陷氮化碳(C_3-xN₄)气凝胶的元素比例，记录于表1。

从图1中可以看出，所制备的碳缺陷氮化碳(C_3-xN₄)气凝胶可以用一根植物托起，质量非常轻。从图2可以看出，所制备的碳缺陷氮化碳(C_3-xN₄)气凝胶具有三维空间结构。从图3可以看出，所制备的碳缺陷氮化碳(C_3-xN₄)气凝胶具有多孔结构。

表1

从表1可以看出，实施例1相对于对比例1的C/N明显降低，说明实施例1所制备的材料中C含量偏低，有C缺失，说明材料中出现C缺陷。

步骤3、以2-苯氧基-1-苯乙醇为研究对象，以300W氙灯作为辐照光源。探究所得碳缺陷氮化碳(C_3-xN₄)气凝胶的光催化性能。实验具体步骤如下：

称量40mg碳缺陷氮化碳(C_3-xN₄)气凝胶，将其加入到5mL的2-苯氧基-1-苯乙醇的乙腈溶液中。在避光处，匀速通氧气1h，保证在光催化反应前达到吸-脱附平衡。开启光源，进行光催化反应实验。每隔一段辐照时间，用注射器吸取一定的悬浊液。随后通过0.22μm微孔过滤器移除溶液中的固体获得最终的待测液体。通过日本Shimadzu公司的HPLC来评估出目标物的断裂程度，结果见表2。

表2

由表2可知，在光照7.5h后，2-苯氧基-1-苯乙醇浓度仅为反应前的1.8％，C-C键断裂的选择性高达97％。

参照步骤3，将2-苯氧基-1-苯乙醇替换为表3所示的木质素模型化合物，探究所得碳缺陷氮化碳(C_3-xN₄)气凝胶的光催化性能，结果见表3。

表3

由表3可知，碳缺陷氮化碳(C_3-xN₄)气凝胶对其他木质素模型化合物也表现出了较好的光催化活性，对C-C键断裂也表现出了很好的选择性。

图4为本实施例制备的碳缺陷氮化碳(C_3-xN₄)气凝胶的光催化循环性能图，由图4可知，在四次循环实验中，碳缺陷氮化碳(C_3-xN₄)气凝胶的催化效率几乎不变，这说明碳缺陷氮化碳(C_3-xN₄)气凝胶具有优异的催化寿命。

实施例2

本实施例提供一种碳缺陷氮化碳气凝胶及其制备方法和应用。步骤如下：

步骤1、超分子前驱体的制备：将1g三聚氰胺直接溶解在100mL甘油中，超声1h，直到获得透明澄清溶液；随后加入100mL 0.05mM的H₂SO₄水溶液，在常温下搅拌2h，使所述三聚氰胺、H₂SO₄和有机溶剂组装；最后，通过过滤，洗涤，干燥处理，即可得到超分子前驱体。

步骤2、碳缺陷氮化碳(C_3-xN₄)气凝胶：将所得的超分子前驱体(3g)转移到马弗炉中550℃下煅烧3小时，然后冷却至室温，即为碳缺陷氮化碳(C_3-xN₄)气凝胶。测得所制备的碳缺陷氮化碳(C_3-xN₄)气凝胶的元素比例，记录于表1，可知，所制备的材料中C含量偏低，有C缺失，说明材料中出现C缺陷。

步骤3、参照实施例1，以2-苯氧基-1-苯乙醇为研究对象，以300W氙灯作为辐照光源。探究所得碳缺陷氮化碳(C_3-xN₄)气凝胶的光催化性能，结果见表2可知，在光照7.5h后，2-苯氧基-1-苯乙醇浓度为反应前的20.3％，C-C键断裂的选择性为88％。

实施例3

本实施例提供一种碳缺陷氮化碳气凝胶及其制备方法和应用。步骤如下：

步骤1、超分子前驱体的制备：将1g三聚氰胺直接溶解在200mL三乙二醇溶液；随后加入100mL 0.05mM的H₂SO₄水溶液，在70℃下搅拌2h，使所述三聚氰胺、H₂SO₄和三乙二醇组装；最后，通过过滤，洗涤，干燥处理，即可得到超分子前驱体。

步骤2、碳缺陷氮化碳(C_3-xN₄)气凝胶：将所得的超分子前驱体(3g)转移到马弗炉中550℃下煅烧3小时，然后冷却至室温，即为碳缺陷氮化碳(C_3-xN₄)气凝胶。

步骤3、参照实施例1，以2-苯氧基-1-苯乙醇为研究对象，以300W氙灯作为辐照光源。探究所得碳缺陷氮化碳(C_3-xN₄)气凝胶的光催化性能，结果见表2可知，在光照7.5h后，2-苯氧基-1-苯乙醇浓度为反应前的9.7％，C-C键断裂的选择性为90％。

对比例1

本对比例提供一种bulk g-C₃N₄的制备及其制备方法和应用，步骤如下：

步骤1、称取7g三聚氰胺转移到管式炉中，以空气作为反应气氛，并以5℃/min的速率升温到550℃，保持4h后冷却至室温，收集烧结后的块状固体，并将其碾磨成细小淡黄色粉末，即为bulk g-C₃N₄。测得所制备的bulk g-C₃N₄的元素比例，记录于表1，以对比例1为基准，观察到实施例1和2的材料存在C缺陷。

步骤2、参照实施例1，以2-苯氧基-1-苯乙醇为研究对象，以300W氙灯作为辐照光源。探究所得bulk g-C₃N₄的光催化性能，结果见表2，可知在光照7.5h后，2-苯氧基-1-苯乙醇浓度为反应前的58.0％，C-C键断裂的选择性为72％。

对比例2

本对比例以商业P25作为光催化剂，参照实施例1，以2-苯氧基-1-苯乙醇为研究对象，以300W氙灯作为辐照光源。探究所得商业P25的光催化性能，结果见表2可知，在光照1000h后，2-苯氧基-1-苯乙醇浓度为反应前的76.5％，C-C键断裂的选择性为48％。

综上可知，实施例1～3制备所得碳缺陷氮化碳(C_3-xN₄)气凝胶能高效、高选择性的断裂C-C键，对于木质素的综合利用具有实际意义。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种碳缺陷氮化碳气凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

混合富含N的有机物、无机酸和有机溶剂，搅拌，使所述富含N的有机物、无机酸和有机溶剂组装，制备超分子前驱体；

于Ar、N₂、NH₃或空气气氛中煅烧所述超分子前驱体，制备所述碳缺陷氮化碳气凝胶。

2.根据权利要求1所述的碳缺陷氮化碳气凝胶的制备方法，其特征在于，所述富含N的有机物选自氰胺、双氰胺和三聚氰胺中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的碳缺陷氮化碳气凝胶的制备方法，其特征在于，所述无机酸选自HCl、H₂SO₄、HNO₃和H₃PO₄中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的碳缺陷氮化碳气凝胶的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂选自乙二醇、二乙二醇、三乙二醇和甘油中的一种或多种。

5.根据权利要求1～4任一项所述的碳缺陷氮化碳气凝胶的制备方法，其特征在于，所述富含N的有机物与无机酸的摩尔比为(10～50):(20～50)；和/或

所述富含N的有机物在所述富含N的有机物、无机酸和有机溶剂的混合溶液中的浓度为0.01M～0.5M；和/或

所述搅拌的时间为1h～6h，所述搅拌的温度为10～80℃。

6.根据权利要求1～4任一项所述的碳缺陷氮化碳气凝胶的制备方法，其特征在于，所述煅烧的温度为200～700℃，所述煅烧的时间为1h～6h；和/或

所述煅烧包括升温的步骤，所述升温的速率为1～10℃/min。

7.一种碳缺陷氮化碳气凝胶，其特征在于，由权利要求1～6任一项所述的制备方法制备而成。

8.一种光催化材料，其特征在于，包括权利要求7所述的碳缺陷氮化碳气凝胶。

9.一种解聚木质素或其模型化合物的方法，其特征在于，包括以下步骤：

于溶剂中，将木质素或其模型化合物与权利要求8所述的光催化材料或权利要求7所述的碳缺陷氮化碳气凝胶混合，进行光催化反应。

10.根据权利要求9所述的断裂木质素或其模型化合物中C-C键的方法，其特征在于，所述木质素或其模型化合物以β-1键型或β-O-4键型连接；和/或

所述溶剂选自乙醇、乙腈、四氯化碳和异丙醇中的一种；和/或

所述光催化反应的时间为2h～1000h。

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