一种用于空气净化的复合纳米材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种用于空气净化的复合纳米材料及其制备方法，属于纳米材料制备及应用领域。本发明专利技术所述复合纳米材料由占复合材料15

【技术实现步骤摘要】
一种用于空气净化的复合纳米材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于纳米材料制备及应用领域，具体涉及一种用于空气净化的复合纳米材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]甲醛是一种主要的室内空气污染物，其危害受到了人们广泛的关注。中国在2002年颁布的《室内空气质量标准》(GB/T18883
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2002)中规定室内空气中甲醛的卫生标准(最高允许浓度)分别为0.10mg/m3。因此，去除室内空气中的甲醛有重要的意义。目前针对甲醛的净化方法可以粗略地分为吸附法、化学反应法、等离子体技术、光催化法和催化法，其中催化法是一种长效的方法。美国专利US 5585083专利技术了一种Pt/SnO2催化剂去除空气中甲醛的方法，催化剂在没有额外的能量输入和
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25℃条件下，以空气中的氧为氧化剂将甲醛完全氧化成二氧化碳和水。但是，催化剂高的Pt含量(12重量份)导致催化剂的价格昂贵。中国专利CN1698932用负载金的稀土氧化物或者金属复合氧化物催化剂，在80
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100℃温度下对甲醛能获得较好的效果。
[0003]对纳米材料的研究是当今科学研究中一个前沿领域，也是全世界许多科学工作者研究的热点。纳米材料的神奇之处和还不为人们所识的方面更是引起了人们的广泛关注；对纳米材料进行制备的研究和应用更是目前的热点和难点，也是发展高科技的重点。
[0004]纳米抗菌材料因抗菌效率高、稳定性好、无毒无味和广谱性等优点具有广阔的市场。常用于纳米抗菌材料主要是负载Ag(Ag20),Cu0或Zn0等系列无机物，因为银系抗菌能力较强，对革兰阳性、阴性菌和霉菌以及酵母菌都有较好的效果，而且安全性好，对人体不产生毒害作用，所以目前商业化的抗菌剂主要是银系抗菌材料，并广泛应用于涂料、塑料、橡胶和织物等相关产品。如CN101187018A铝片上负载金属银具有规整的结构；CN1857309A利用金属银粉制成妇女用的喷剂对各种细菌真菌等有很好的效果；US20090130181用UV将Ag
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在多种天然和合成的材料上原位还原成金属Ag，具有高效和长效的抗菌性能等。
[0005]本专利技术基于上述现有技术，其目的是提供一种能够有效吸附空气中的甲醛以及除杀空气中细菌的空气净化的纳米材料，其是将碳气凝胶、纳米TiO2以及纳米银颗粒负载在氧化石墨烯纳米片的表面制备得到。

技术实现思路

[0006]为了克服现有技术中针对甲醛的空气净化方法处理效果不佳，而催化法处理费用昂贵的技术不足，本专利技术提供一种用于空气净化的复合纳米材料，所述复合纳米材料由15
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55重量份的氧化石墨烯、30
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50重量份的碳气凝胶、5
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10重量份纳米TiO2以及1
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3重量份纳米银颗粒制备得到，所述碳气凝胶、纳米TiO2以及纳米银颗粒负载在氧化石墨烯纳米片的表面，本专利技术材料利用纳米层间结构和纳米颗粒尺寸所产生的纳米尺寸效应，使空气净化材料兼具有吸附和氧化净化、杀菌功能；氧化石墨烯和碳气凝胶二者相结合，丰富了材料的孔道结构和表面官能团性质，不仅对甲醛，对其它如：苯、甲苯、氨类等有机污染物也体现出
良好的吸附选择性。
[0007]为解决上述问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0008]一种用于空气净化的复合纳米材料，所述复合纳米材料由15
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55重量份的氧化石墨烯纳米片、30
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50重量份的碳气凝胶、5
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10重量份纳米TiO2以及1
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3重量份纳米银颗粒制备得到，其中碳气凝胶、纳米TiO2以及纳米银颗粒负载在氧化石墨烯纳米片的表面。
[0009]优选地，所述氧化石墨烯纳米片的厚度为4
‑
12nm，纳米银颗粒的粒径为20
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50nm。
[0010]优选地，所制备得到的复合纳米材料的比表面积为900
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1200m2/g，孔容为0.3
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0.5cm3/g。
[0011]本专利技术还提供一种上述用于空气净化的复合纳米材料的制备方法，所述用于空气净化的复合纳米材料的制备方法包括如下步骤：
[0012](1)氧化石墨烯纳米片的制备：在0℃冰浴下将石墨粉分散到浓硫酸中，搅拌条件下加入KMnO4，充分搅拌后将温度上升至30
‑
35℃，向其中加入去离子水，充分搅拌后加入质量浓度30％的H2O2，充分搅拌后离心分离，使用质量浓度5％的HCl溶液、去离子水和丙酮反复洗涤后得到氧化石墨纳米片；将得到的氧化石墨纳米片置于烧瓶中，向其中加入溶剂，将烧瓶置于超声清洗机中超声，除去溶剂；
[0013](2)氧化石墨烯纳米片/碳气凝胶的制备：将碳源加入到无水乙醇/水的混合溶剂中，形成均一稳定的溶液，向其中加入制备得到的氧化石墨烯纳米片，室温条件下搅拌1
‑
2h得到混合液，将混合液过滤，洗涤、干燥，并于惰性气氛下400
‑
500℃焙烧4
‑
12小时，即得氧化石墨烯纳米片/碳气凝胶材料；
[0014](3)氧化石墨烯/碳气凝胶/纳米TiO2/Ag纳米颗粒的制备：将AgN03溶解于无水乙醇中得到AgN03乙醇溶液,向其中加入乙酸乙酯、钛酸四丁酯及冰乙酸，搅拌8
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12min得到混合均匀的混合液；之后向混合液中加入步骤(2)制备的氧化石墨烯/碳气凝胶材料，搅拌30
‑
60min后转入聚四氟乙烯衬底的反应釜中，在120℃
‑
160℃下反应12
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24h，得到固体产物；固体产物经洗涤、干燥、焙烧即得所述复合纳米材料。
[0015]优选地，所述步骤(1)中所述溶剂为乙醇、甲醇、异丙醇或四氢呋喃中的一种或多种。步骤(1)中所加KMnO4的质量是石墨粉质量的3
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4倍。
[0016]优选地，所述无水乙醇/水的混合溶剂中无水乙醇与水的体积比为2：1。
[0017]优选地，所述步骤(3)中洗涤为使用无水乙醇洗涤、干燥条件为在80
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100℃下干燥12
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24h、焙烧条件为500
‑
600℃下焙烧2
‑
4h。
[0018]优选地，上述用于空气净化的复合纳米材料的制备方法包括如下步骤：
[0019](1)氧化石墨烯纳米片的制备：在0℃冰浴下，将0.015
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0.072g石墨粉分散到20
‑
25mL浓硫酸中，搅拌下加入KMnO4，搅拌30
‑
60分钟，温度上升至30
‑
35℃，加入40
‑
50ml去离子水，搅拌20
‑
30分钟，加入10
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15ml质量浓度为30％的H2O2，搅拌5
‑
20分钟，经过离心分离，用质量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于空气净化的复合纳米材料，所述复合纳米材料由15
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55重量份的氧化石墨烯纳米片、30
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50重量份的碳气凝胶、5
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10重量份纳米TiO2以及1
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3重量份纳米银颗粒制备得到，其中碳气凝胶、纳米TiO2以及纳米银颗粒负载在氧化石墨烯纳米片的表面。2.根据权利要求1所述的用于空气净化的复合纳米材料，其特征在于，所述的氧化石墨烯纳米片的厚度为4
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12nm，纳米银颗粒的粒径为20
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50nm。3.根据权利要求1所述的用于空气净化的复合纳米材料，其特征在于，所制备得到的复合纳米材料的比表面积为900
‑
1200m2/g，孔容为0.3
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0.5cm3/g。4.一种权利要求1所述的用于空气净化的复合纳米材料的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：(1)氧化石墨烯纳米片的制备：0℃冰浴下将石墨粉分散到浓硫酸中，搅拌条件下加入KMnO4，充分搅拌后将温度上升至30
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35℃，向其中加入去离子水，充分搅拌后加入质量浓度为30％的H2O2，充分搅拌后离心分离，使用质量浓度5％的HCl溶液、去离子水和丙酮反复洗涤后得到氧化石墨纳米片；将得到的氧化石墨纳米片置于烧瓶中，向其中加入溶剂，将烧瓶置于超声清洗机中超声，除去溶剂；(2)氧化石墨烯纳米片/碳气凝胶的制备：将碳源加入到无水乙醇/水的混合溶剂中，形成均一稳定的溶液，向其中加入制备得到的氧化石墨烯纳米片，室温条件下搅拌1
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2h得到混合液，将混合液过滤，洗涤、干燥，并于惰性气氛下400
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500℃焙烧4
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12小时，即得氧化石墨烯纳米片/碳气凝胶材料；(3)氧化石墨烯/碳气凝胶/纳米TiO2/Ag纳米颗粒的制备：将AgN03溶解于无水乙醇中得到AgN03乙醇溶液,向其中加入乙酸乙酯、钛酸四丁酯及冰乙酸，搅拌8
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12min得到混合均匀的混合液；之后向混合液中加入步骤(2)制备的氧化石墨烯/碳气凝胶材料，搅拌30
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60min后转入聚四氟乙烯衬底的反应釜中，在120℃
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160℃下反应12
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24h，得到固体产物；固体产物经洗涤、干燥、焙烧即得所述复合纳米材料。5.根据权利要求4所述的用于空气净化的复合纳米材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中所述溶剂为乙醇、甲醇、异丙醇或四氢呋喃中的一种或多种，步骤(1)中所加KMnO4的质量是石墨粉质量的3
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4倍。6.根据权利要求4所述的用于空气净化的复合纳米材料的制备方法，其特征在于，所述无水乙醇/水的混合溶剂中无水乙醇与水的体积比为2：1。7.根据权利要求4所述的用于空气净化...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨红军，马春印，崔倩，孙景宽，夏江宝，邵鹏帅，
申请(专利权)人：滨州学院，
类型：发明
国别省市：