[發明專利]一種石墨烯室內空氣凈化材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201710419407.1
• 申請日: 2017-06-06
• 公開（公告）號: CN107175079A
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發明（設計）人: 潘忠良;劉樂光
• 申請（專利權）人: 廈門沃聯物聯技術有限公司
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/30;B01D53/02;B01D53/72;B01D53/81
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司35100
• 代理人: 蔡學俊,李翠娥

技術領域

本發明屬于空氣凈化材料領域，具體涉及一種石墨烯室內空氣凈化材料及其制備方法。

背景技術

近年來，空氣污染問題一直是各國政府亟待解決的問題。能源、化工、冶金、交通等行業燃用化石燃料（煤、石油、天然氣等）所釋放的煙氣中含有大量的SO₂和NO_x，對大氣造成嚴重污染。此外，人類活動產生的各種粉塵，還有氣候惡化造成的沙塵等固體懸浮顆粒對環境空氣的污染，以及來自各類裝飾材料和口用化學品的可揮發性有機污染物越來越多地進入住宅和公共建筑物，導致人居環境污染程度急劇增加。

調查顯示，我國90％的新裝居室和95％的新裝辦公場所存在VOCs氣體污染物超標現象。由于絕大部分人類活動在室內進行，所以室內環境污染對人們健康和人口質量所造成的危害是非常嚴重的。世界衛生組織的一項統計顯示，室內環境污染造成的疾病負擔超過室外同級別污染造成負擔的6倍。上世紀九十年代，我國每年由室內環境污染引起的超額死亡數達11萬人，超額門診數達13萬人次，超額急診數達150萬人次，因此而造成的經濟損失超過100億美元。

為適應人們對空氣質量的要求，市場上出現了各種類型的空氣凈化器，目前國內外公認的空氣凈化方法主要是利用吸附法和靜電法對污染物進行去除，己有的空氣凈化器大部分采用過濾材料除去空氣中的懸浮顆粒，采用活性炭等多孔材料來吸附空氣中的有害氣體，并帶有負離子發生器產生一定量的負離子。但是，吸附材料活性炭的吸附容量都有限，在吸附達到飽和以后，就會出現污染物穿透現象。而且對室內主要污染物甲醛、乙醛、苯、VOCs、氮氧化物的清除效果不是很理想。這時，吸附材料不僅丟失對污染物的吸附特性，當所吸附的污染物為揮發性有機物時，所吸附的有害污染物反而會造成二次污染，成為新的污染源。

目前國內外己開始研究利用納米光觸媒技術凈化室內空氣。將納米光觸媒和吸附劑結合，利用吸附劑的吸附性能以及納米光催化劑在常溫下即能將有害氣體分解為無害氣體的特性凈化室內空氣。如：用活性炭或活性炭纖維作光催化劑的載體制備凈化材料等。但由于這類光催化作用僅在紫外光的照射下才能發揮作用，因此采用這種方式制成的材料目前實用性不強，室內環境很難滿足紫外光照條使用，且成本較高。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種石墨烯室內空氣凈化材料及其制備方法。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種石墨烯室內空氣凈化材料的制備方法，包括以下步驟：

1）將1～10g石墨烯分散于10～30ml 60～70wt%濃硝酸中，超聲分散5～10min，然后在50～100℃水浴下保持回流24～48h；

2）冷卻至室溫，往石墨烯分散液中加入40～60ml水，稀釋洗滌，待石墨烯沉降后除去上清液，將石墨烯反復洗滌到洗液呈中性；

3）將步驟2）得到的石墨烯加入至10～30ml 4～7mol/L鹽酸溶液中，超聲分散5～10min，然后在100～150℃油浴，保持回流10～24小時；

4）冷卻至室溫后，重復步驟2）的洗滌過程，洗滌至石墨烯洗液呈中性；然后將石墨烯置于真空干燥箱中，于50～100℃干燥24～48小時，制得活化的石墨烯；

5）將金屬無機鹽、苯二甲酸和步驟4）制得的活化的石墨烯溶解于溶劑中，得混合溶液；

6）將混合溶液移入帶聚四氟乙烯襯套的不銹鋼反應釜中，密封后置于合成烘箱中加熱，溫度為70～220℃，晶化反應時間為5～120小時，自然降溫到室溫；

7）將反應液抽濾、洗滌，濾渣在30～150℃真空干燥5～10 小時，制得石墨烯室內空氣凈化材料。

步驟1）石墨烯硝酸活化時的水浴溫度為60～80℃，回流時間為24～30 小時。

步驟3）石墨烯活化時的水浴溫度為120～150℃，回流時間為12～20小時。

步驟5）中每 100mL溶劑加入0.5～10g金屬無機鹽、0.5～10g苯二甲酸、1～100mg活化的石墨烯。

步驟5）所述的金屬無機鹽類為金屬鋁的硝酸鹽、氯化物、高氯酸鹽及醋酸鹽中的一種或兩種以上；所述的苯二甲酸包括間苯二甲酸、對苯二甲酸及鄰苯二甲酸的一種或兩種以上；所述的溶劑為水或N，N’-二甲基甲酰胺，N，N’-二甲基乙酰胺，乙醇，甲醇，異丙醇的一種或兩種以上。

步驟6）的晶化反應溫度為100～200℃；晶化反應時間為5～10 小時。

步驟7）干燥溫度為30～80℃，干燥時間為5～8小時。