具有氧化石墨烯层的滤芯制造技术

本实用新型专利技术公开了一种具有氧化石墨烯层的滤芯，包括透气载体，所述透气载体的至少一个表面上设置有氧化石墨烯层。对于微米级别的颗粒，氧化石墨烯层不但能够非常有效的将其滤除掉，而且氧化石墨烯层与透气载体结合后非常牢固。这得益于氧化石墨烯具有大量的含氧官能团如羧基、羟基等，这些官能团具有非常大用处：第一，这些官能团可以提供有效的吸附点或拦截点，即这些官能团可以用来吸附微颗粒，同时还可以拦截这些微颗粒；第二，这些官能团可以和透气载体上的官能团结合，从而使氧化石墨烯层可以牢固的结合在透气载体上，防止脱落，造成污染；第三，这些官能团可以有效的将氧化石墨烯片层撑开，在起到过滤作用的同时，可以增加呼吸的顺畅度。上述这些优点都是石墨烯所不具有的。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及气体中颗粒物的过滤，具体涉及一种滤芯及其制备方法和应用。
技术介绍
随着经济的发展，人们生存的环境受到了严重的污染。特别是近几年国内开始大 范围出现雾霾天气。雾霾天气空气中的污染物成分非常复杂。有害健康的主要是直径颗粒 小于10 μ m的气溶胶粒子，最近尤其是直径小于2. 5 μ m的颗粒，即PM2. 5。对于这些PM2. 5， 对人体危害特别大，因为这些颗粒的表面上会负载有大量的有害致癌物质，且由于这些颗 粒非常小，可以很容易进入肺泡，进而进入血液中，因此危害极大。传统的防尘防霾口罩，孔 隙直径过大，根本无法有效阻止微米级的颗粒。市场上虽然也出现了许多新型的防霾口罩， 这些口罩不是通过增加厚度，就是增加层数或掺入其它物质来实现相应的功能。但实际使 用效果非常差，有许多专家已对市场口罩做了测试，目前来说还没有非常有效的口罩。 经过检索发现专利公开号为"CN203152561U"，公开了名为"一种除菌防尘口罩"的 技术专利，该除菌防尘口罩主要是在无纺布或纱布上涂覆有纳米石墨烯涂层或纳米二 氧化钛涂层或纳米二氧化钛与纳米石墨烯复合涂层，纳米级别的石墨烯材料具有更大的比 表面积，可以吸附周围空气中的一些灰尘等无机小分子颗粒。申请人按照该专利披露的工 艺，经过实验性的制作并试用上述除菌防尘口罩，发现口罩存在以下问题： 第一，上述口罩在使用一段时间后，发现附着在无纺布表面上的石墨烯涂层容易 掉落，形成污染物。初期申请人并没有在意石墨烯涂层掉落，在更换新的口罩后，也存在同 样的问题，表明石墨烯涂层与无纺布之间的粘附性差； 第二，上述口罩在使用时，使用者会出现呼吸不畅的现象； 对于以上两点缺陷，申请人以口罩的制备工艺作为出发点进行了长时间的研宄和 分析，却没有发现工艺本身对石墨烯涂层产生上述影响。在工艺上没有找到问题后，继续 对缺陷产生的原因进行查找，最终终于发现是由于石墨烯材料本身的因素导致了缺陷的存 在，具体为：由于石墨烯是由碳六元环组成的两维（2D)周期蜂窝状点阵结构，导致了石墨 烯对无水乙醇溶液具有排斥作用，造成石墨烯在无水乙醇溶液中分散性较差，这样的情况 使得一方面很难将石墨烯均匀的涂覆在无纺布上，另一方面即使附上之后因为较差的粘附 性也很容易使石墨烯涂层掉落。另外，对石墨烯涂层经过X射线衍射谱发现，由于石墨烯的 层间距小，且在使用一段时间后，颗粒物对石墨烯涂层形成堵塞，从而造成使用者的呼吸不 畅。
技术实现思路
技术问题：针对上述技术问题，本技术的目的在于提供一种具有氧化石墨烯 层的滤芯，本技术的滤芯具有过滤效果好并且滤层结构稳定，不会发生脱落。 技术方案：本技术的一种具有氧化石墨烯层的滤芯，包括透气载体，所述透气 载体的至少一个表面上设置有氧化石墨烯层。 所述氧化石墨稀层的厚度为Inm - 500 μ m。 所述的滤芯还包括透气层，该透气层与透气载体连接后，氧化石墨烯层位于透气 层和透气载体之间。 所述透气层与透气载体通过超声波压合成为一体。 有益效果：本技术将氧化石墨烯层与透气载体制作成为滤芯，对于微米级别 的颗粒，氧化石墨烯层不但能够非常有效的将其滤除掉，而且氧化石墨烯层与透气载体结 合后非常牢固。这得益于氧化石墨烯具有大量的含氧官能团如羧基、羟基等，这些官能团具 有非常大用处：第一，这些官能团可以提供有效的吸附点或拦截点，即这些官能团可以用来 吸附微颗粒，同时还可以拦截这些微颗粒；第二，这些官能团可以和透气载体上的官能团结 合，从而使氧化石墨烯层可以牢固的结合在透气载体上，防止脱落，造成污染；第三，这些官 能团可以有效的将氧化石墨烯片层撑开，在起到过滤作用的同时，可以增加呼吸的顺畅度。 上述这些优点都是石墨烯所不具有的。 本技术中的氧化石墨稀层厚度可以做到Inm -500 μm，因此，整个结构简单超 薄，使用方便，通气性好，呼吸顺畅； 本技术的滤芯在增加了透气层后，透气层负责过滤粒径较大的颗粒，增加容 尘量，减轻氧化石墨烯层的过滤负担，同时赋予口罩滤芯柔软结实美观的外形风格。【附图说明】 图1为本技术中的滤芯的结构示意图； 图2为氧化石墨烯与石墨烯片的结构比较示意图， 图3为氧化石墨烯与石墨烯的红外光谱示意图； 图4为氧化石墨烯和石墨烯的X射线衍射谱的示意图； 图5为采用本技术的滤芯制成的口罩的示意图； 图6为各本技术的口罩与其他种类的口罩的防霾效果比较图； 图7为空调过滤器的结构示意图； 图8为空气净化器的结构示意。【具体实施方式】 下面结合附图及具体实施例，对本技术的技术及性能作进一步说明。显然，所 描述的实施例仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。 如图1所示，本技术的滤芯A，包括透气载体1，透气载体1可以是无纺布、纱 布、滤纸等，所述透气载体1的至少一个表面上设置有氧化石墨烯层2。氧化石墨烯层2附 着在透气载体1表面上的过程为：先将氧化石墨在溶剂中分散，得到质量分数为〇. 01 % - 5 %的氧化石墨烯溶液或氧化石墨烯凝胶；其次将氧化石墨烯溶液或氧化石墨烯凝胶通过 喷涂、浸渍、刮涂、丝网印刷、刷涂的方式附着于透气载体的表面，在透气载体的表面形成氧 化石墨烯层；随后将附着有氧化石墨烯层的透气载体进行干燥。其中，当上述的氧化石墨烯 的质量分数为：〇. 01% - 〇. 9%时，采用喷涂或浸渍的方法在透气载体的表面形成氧化石墨 烯层。当氧化石墨烯质量分数为：0.9% - 5%时，采用刮涂或丝网印刷或刷涂等方法在透气 载体的表面形成氧化石墨烯层2。通过上述方式，在透气载体1的表面上形成的氧化石墨 稀层的厚度为Inm -500 μπι，该氧化石墨稀层的厚度可以是lnm、10nm、20nm、50nm、100nm、 1 μ m、10 μ m、20 μ m、50 μ m、100 μ m、200 μ m、300 μ m、400 μ m、500 μ m〇 还包括透气层 3,透气 层3采用与透气载体1相同的材质，例如为无纺布、纱布或者滤纸等可以使气体通过的材 质。本实施例中，只在透气载体1的一个表面设置了上述的氧化石墨烯层2,因此，当透气层 3与透气载体连接1后，氧化石墨烯层2位于透气层3和透气载体1之间。优选地，所述透 气层3与透气载体1通过超声波压合成为一体。透气层3与透气载体1之间还可以采用缝 合、粘结等方式进行连接。 制备所述滤芯的方法，包括以下步骤：步骤1，将氧化石墨在溶剂中分散，得到质 量分数为〇. 01 % - 5 %的氧化石墨烯溶液或氧化石墨烯凝胶； 步骤2,将步骤1的氧化石墨烯溶液或氧化石墨烯凝胶通过喷涂、浸渍、刮涂、丝网 印刷、刷涂的方式附着于透气载体的表面，在透气载体的表面形成氧化石墨烯层；当氧化石 墨烯的质量当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有氧化石墨烯层的滤芯，包括透气载体，其特征在于：所述透气载体的至少一个表面上设置有氧化石墨烯层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙立涛，毕恒昌，万树，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32