[發(fā)明專利]一種氧化石墨烯氣凝膠纖維織物及其制備方法與應(yīng)用

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010528201.4
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111676591A
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡曉珍;周俊宏;史開源
• 申請（專利權(quán)）人: 南京信息工程大學(xué)
• 主分類號: D04H1/4242
• 分類號: D04H1/4242;D04H1/4382;D01F9/14;B01D46/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 唐循文

一種氧化石墨烯氣凝膠纖維織物及其制備方法與應(yīng)用，屬于納米材料組裝和空氣過濾技術(shù)領(lǐng)域。包括以下步驟：將氧化石墨烯分散到溶劑中，振蕩混勻，超聲得到氧化石墨烯溶液；通過紡絲頭將得到的氧化石墨烯溶液注射至旋轉(zhuǎn)凝固浴中，凝固后用去離子水洗滌，得到氧化石墨烯凝膠纖維；取得到的氧化石墨烯凝膠纖維，通過抽濾得到凝膠纖維織物，再冷凍干燥得到氧化石墨烯氣凝膠纖維織物。本發(fā)明具有制備工藝環(huán)保、室溫操作、能耗低等優(yōu)點，制得的產(chǎn)品具有納米級空隙和微米級孔洞形成的多級孔結(jié)構(gòu)，過濾效率高，PM_2.5捕獲性能好，在空氣過濾領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及納米材料組裝和空氣過濾技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氧化石墨烯氣凝膠纖維織物及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

PM_2.5指空氣動力學(xué)直徑小于等于2.5 μm的細(xì)顆粒物，是大氣污染物的主要成分之一，也是影響空氣質(zhì)量的重要因素。它會嚴(yán)重影響人類身體健康；根據(jù)世界衛(wèi)生組織發(fā)布的空氣衛(wèi)生指南（WHO，2005），長期暴露在PM_2.510 μg/m³的環(huán)境中會增加95%的肺癌死亡率。因此，研究可以有效隔離PM_2.5，同時具有低壓降特點的材料具有重要的意義。

目前常見的過濾材料通常為將聚合物通過靜電紡絲的方法制成纖維，再進(jìn)一步組裝成織物，所得織造物材料通常過濾效率較高，部分還具有抗菌、抗高溫等優(yōu)良特性。但是此方法制備的產(chǎn)品過濾時壓降較大，且靜電紡絲制備工藝復(fù)雜。另外由于現(xiàn)實中的PM_2.5化學(xué)成分復(fù)雜，材料受制于自身穩(wěn)定性，無法實現(xiàn)長程使用的目標(biāo)。這些缺點限制了其進(jìn)一步的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

解決的技術(shù)問題：針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種氧化石墨烯氣凝膠纖維織物及其制備方法與應(yīng)用，具有制備工藝環(huán)保、室溫操作、能耗低等優(yōu)點，制得的產(chǎn)品具有納米級空隙和微米級孔洞形成的多級孔結(jié)構(gòu)，過濾效率高，PM_2.5捕獲性能好。

技術(shù)方案：一種氧化石墨烯氣凝膠纖維織物的制備方法，包括以下步驟：

步驟一.將氧化石墨烯分散到溶劑中，振蕩混勻2~15 min，超聲4~30 min得到濃度為2~13 mg/mL氧化石墨烯溶液；

步驟二.以10~1000 μL/min的速率，通過直徑為50~500 μm的紡絲頭將步驟一得到的氧化石墨烯溶液注射至轉(zhuǎn)速為5~50 r/min的旋轉(zhuǎn)凝固浴中，凝固1~900 s后用去離子水洗滌，得到氧化石墨烯凝膠纖維；

步驟三.取步驟二得到的氧化石墨烯凝膠纖維，通過抽濾得到凝膠纖維織物，再冷凍干燥24~72 h得到氧化石墨烯氣凝膠纖維織物。

作為優(yōu)選，所述步驟一中溶劑為水和乙醇中的至少一種。

作為優(yōu)選，所述步驟二中凝固浴為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1~25%的CaCl₂溶液，溶液中溶劑為體積比為(1:9) ~(9:1)的水和乙醇混合物。

上述方法制備的一種氧化石墨烯氣凝膠纖維織物。

上述氧化石墨烯氣凝膠纖維織物在制備PM_2.5過濾裝置中的應(yīng)用。

有益效果：1.本發(fā)明制備的氧化石墨烯凝膠纖維本身具有的納米級空隙結(jié)合抽濾后組裝得到的凝膠纖維織物具有的微米級孔洞形成多級孔結(jié)構(gòu)，提高了產(chǎn)品氧化石墨烯凝膠纖維織物的過濾效率；

2.本發(fā)明所述氧化石墨烯凝膠纖維織物疏松多孔的構(gòu)造，能夠保證過濾過程中壓降較低，具備良好的應(yīng)用前景；