【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于空气净化，具体涉及一种多孔氮掺杂石墨烯气凝胶材料的制备方法和应用。
技术介绍
1、甲醛作为一种典型的空气污染物，其来源广泛，包括装修材料、人造家具、纺织装饰品以及生活用品等。长期处在甲醛环境中，尤其是在狭小的环境中，由于空气在流通方面受到了限制，甲醛浓度高，会造成一系列严重的健康问题。为了降低甲醛浓度、减少环境健康风险，大多数人会选择使用带有活性炭、竹炭包等具有吸附能力的产品，然而这些吸附材料普遍存在对污染物吸附周期长，吸附能力非常有限等问题，无法达到快速吸附甲醛的效果。
2、为了解决上述吸附材料所存在的不足之处，在吸附材料上掺杂n、s等杂原子，可以形成具有优异化学吸附能力的空气净化材料，进而在短时间内实现对甲醛的高效吸附。氧化石墨烯作为石墨烯衍生物之一，不仅具有显著的比表面积，而且其表面存在羧基、羟基、羰基等极性官能团，易于化学修饰，是一种合适的原料。此外，尿素是一种含量丰富、成本效益高、富含氮的物质，通过将其作为氮源在石墨烯上掺杂n原子，能够提高其对甲醛的化学吸附能力，但由于其氮转化率较低，大部分研究采用pei或eda作为氮源对石墨烯进行n掺杂并对甲醛进行吸附，但这两种化学物质有毒且成本高，不适用于大规模制备空气净化材料。
3、因此，从成本以及环保的角度出发，提供一种制备工艺简单且能够提高尿素氮转化率，以获得具有快速吸附甲醛能力的空气净化材料，成为本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供
2、为了实现以上目的，本专利技术的技术方案之一为：一种多孔氮掺杂石墨烯气凝胶材料的制备方法，包括以下步骤：
3、(1)将氧化石墨和水混合，经低频超声后得到氧化石墨烯溶液；
4、(2)将碱性物质和尿素加入到步骤(1)得到的氧化石墨烯溶液中，调节氧化石墨烯溶液的ph值，得到氧化石墨烯混合液；
5、(3)将步骤(2)得到的氧化石墨烯混合液进行水热反应，得到多孔氮掺杂石墨烯气凝胶材料。
6、在本专利技术的一个优选实施方案中，所述步骤(1)中氧化石墨与水的质量比为(2-10)：(990-998)。
7、在本专利技术的一个优选实施方案中，所述步骤(1)中低频超声的频率为20-40khz，低频超声的时间为180-360min。
8、在本专利技术的一个优选实施方案中，所述步骤(2)中碱性物质为氢氧化钾、氢氧化钠中的一种。
9、在本专利技术的一个优选实施方案中，所述步骤(2)中碱性物质与氧化石墨的质量比为(0.3-2)：1，尿素与氧化石墨的质量比为(1-50)：1。
10、在本专利技术的一个优选实施方案中，所述步骤(2)中ph值通过浓度为1m的hcl调节。
11、在本专利技术的一个优选实施方案中，所述步骤(2)中氧化石墨烯混合液的ph值为1-9。
12、在本专利技术的一个优选实施方案中，所述步骤(3)中水热反应的温度为160-200℃，反应的时间为6-24h。
13、在本专利技术的一个优选实施方案中，所述步骤(3)中还包括水热反应结束后经洗涤和冷冻干燥。
14、进一步优选的，所述冷冻干燥的时间为24-72h。
15、为了实现以上目的，本专利技术的技术方案之二为：一种上述制备方法制得的多孔氮掺杂石墨烯气凝胶材料。
16、为了实现以上目的，本专利技术的技术方案之三为：一种上述制备方法制得的多孔氮掺杂石墨烯气凝胶材料在空气净化材料中的应用。
17、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
18、1.本专利技术在水热过程中加入碱性物质，能够在较温和的温度下实现对氧化石墨的活化造孔，有效增加氧化石墨片上的孔洞数量以及表面与氮源反应的活性位点，从物理吸附和化学吸附两方面共同提高了多孔氮掺杂石墨烯气凝胶材料对甲醛的吸附能力，相比于目前普遍在高温下采用碱性物质作为活化剂制备多孔材料的方法，能够大幅度降低制备过程中的能耗；
19、2.本专利技术所用的尿素是一种含量丰富、成本效益高、富含氮的物质，在碱性物质对原料的活化作用下，可在一定程度上提高尿素的氮转化率，拓宽尿素作为氮源在空气净化材料制备上的应用；
20、3.本专利技术采用一步法制备多孔氮掺杂石墨烯气凝胶材料，工艺流程简单易行、绿色高效、能耗低，可适用于工业化大规模生产和应用；
21、4.本专利技术的制备方法能够增加石墨烯气凝胶的比表面积和尿素掺杂在石墨烯气凝胶中的n原子含量，从而大幅度提升其对甲醛的短时间快速吸附能力，相较于不添加碱性物质制备得到的氮掺杂石墨烯气凝胶，多孔氮掺杂石墨烯气凝胶材料的氮含量提高30％以上，其在10min内对甲醛的吸附效果提高40％以上。
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1.一种多孔氮掺杂石墨烯气凝胶材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的多孔氮掺杂石墨烯气凝胶材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中氧化石墨与水的质量比为(2-10)：(990-998)。
3.如权利要求1所述的多孔氮掺杂石墨烯气凝胶材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中低频超声的频率为20-40KHz，低频超声的时间为180-360min。
4.如权利要求1所述的多孔氮掺杂石墨烯气凝胶材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中碱性物质为氢氧化钾、氢氧化钠中的一种，所述碱性物质与氧化石墨的质量比为(0.3-2)：1，尿素与氧化石墨的质量比为(1-50)：1。
5.如权利要求1所述的多孔氮掺杂石墨烯气凝胶材料的制备方法，其特征在于所述步骤(2)中氧化石墨烯混合液的pH值为1-9。
6.如权利要求1所述的多孔氮掺杂石墨烯气凝胶材料的制备方法，其特征在于所述步骤(3)中水热反应的温度为160-200℃，反应的时间为6-24h。
7.如权利要求1所述的多孔氮掺杂石墨烯气凝胶材料的
8.如权利要求7所述的多孔氮掺杂石墨烯气凝胶材料的制备方法，其特征在于所述冷冻干燥的时间为24-72h。
9.一种如权利要求1-8任一述的多孔氮掺杂石墨烯气凝胶材料的制备方法制得的多孔氮掺杂石墨烯气凝胶材料。
10.一种如权利要求9所述的多孔氮掺杂石墨烯气凝胶材料在空气净化材料中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种多孔氮掺杂石墨烯气凝胶材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的多孔氮掺杂石墨烯气凝胶材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中氧化石墨与水的质量比为(2-10)：(990-998)。
3.如权利要求1所述的多孔氮掺杂石墨烯气凝胶材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中低频超声的频率为20-40khz，低频超声的时间为180-360min。
4.如权利要求1所述的多孔氮掺杂石墨烯气凝胶材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中碱性物质为氢氧化钾、氢氧化钠中的一种，所述碱性物质与氧化石墨的质量比为(0.3-2)：1，尿素与氧化石墨的质量比为(1-50)：1。
5.如权利要求1所述的多孔氮掺杂石墨烯气凝胶材...
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