石墨烯高效空气净化器滤材及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种石墨烯高效空气净化器滤材及制备方法，包括改性丝瓜络、石墨烯材料，改性丝瓜络100质量份，石墨烯为20‑30质量份，所述滤材还包括2‑5质量份的纳米催化材料，其制备方法为制备改性丝瓜络、制备石墨烯材料分散液、制备石墨烯滤材。本发明专利技术所制得的空气净化器滤材，所使用的丝瓜络的维管束既有弹性、又有网络缝隙，能够起到对石墨烯材料的支撑作用，附着在丝瓜络上的石墨烯材料自组装成为气凝胶结构，能够起到杀菌抗菌的作用，包裹在石墨烯气凝胶中的纳米光催化材料，在光催化作用下，对甲醛、甲基橙等有机污染物进行降解，在保证过滤效果的情况下，有效的延长了滤材的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
石墨烯高效空气净化器滤材及制备方法
本专利技术涉及空气净化材料领域，具体涉及一种石墨烯高效空气净化器滤材及制备方法。
技术介绍
现有的一些空气过滤器，均至少3层滤网，依次为前置滤网、活性炭滤网、集尘滤网（HEPA滤网），其中前置滤网是最新开发出来是微米网状滤尘网，网眼面积比一般的更小，除了可以吸附小灰尘颗粒外，还有效去除毛发。表面净化经过氟索处理，附者在滤网表面的灰尘能更加便于清洁；活性炭是一种黑色无定形粒状物或细微粉末。在空气净化器产品中，一般以颗粒状的形式存在。活性炭粒有很大的表面积，全身都遍布有丰富的微孔，其化学特性决定了其拥有较强的吸附能力，并且可以与气体进行充分接触，也就是具有较大的吸附容量，可以轻松吸附对苯、甲苯、二甲苯和四氯化碳等有害气体。当这些气体被微孔吸附后，则起到净化作用；HEPA是HighEfficiencyParticulateAirFilter(高效率空气微粒滤芯)的缩写，HEPA过滤网由一叠连续前后折叠的亚玻璃纤维膜构成，形成波浪状垫片用来放置和支撑过滤界质。尽管等级越高过滤能力也会明显提升，但相应的，滤网越过密闭对气流的阻碍也就越大。高负荷的净化使用减低了净化器的使用寿命，使净化耗材达到饱和状态，这种情况下就需要更换滤网，避免净化效果打折扣，细菌病毒进入空气中，过滤失效，增加使用成本，对于小分子的有机污染物，无法有效过滤降解，不能有效净化空气。所以急需发展一种成本低，高吸附，且抗菌、降解有机污染物的过滤材料。石墨烯具有优异的光学、电学、力学性能，高吸附能力，且具有较强的杀菌能力，石墨烯不但可以通过对细菌细胞膜的插入进行切割，还可以通过对细胞膜上磷脂分子的大规模直接抽取导致细菌细胞膜与氧化石墨烯作用后产生的大范围空腔结构，来破坏细胞膜从而杀死细菌。但是氧化石墨烯片容易团聚，不能直接应用到空气过滤器中。纳米光催化剂本身容易团聚，也不易加载到过滤网中。
技术实现思路
为克服所述不足，本专利技术的目的在于提供一种石墨烯高效空气净化器滤材及制备方法，成本低、能有效吸附过滤，且能够杀菌抑菌，有效净化空气。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种石墨烯高效空气净化器滤材，包括改性丝瓜络、石墨烯材料，改性丝瓜络100质量份，石墨烯为20-30质量份。具体地，所述滤材还包括2-5质量份的纳米催化材料，所述纳米催化材料采用TiO2或者Ag/Ag/g-C3N4复合纳米光催化材料的一种或其混合物。具体地，所述石墨烯材料选用氧化石墨烯、石墨烯或其混合物的一种。一种石墨烯高效空气净化器滤材的制备方法，包括：D1制备改性丝瓜络选取自然老化熟透的丝瓜，剥去外皮、除去内瓤剪切呈多个直径2.5cm，厚度2-5mm的圆薄片，然后将其放进沸水中沸煮30min后取出,用蒸馏水充分冲洗干净，放入质量分数30%的NaOH溶液中，加入一定量的乙醇或丙醇，使乙醇或丙醇的质量为20%，于常温下碱化48-72小时，然后放入700W的微波中间歇辐射10min后，于80℃恒温水浴中回流3小时，用去离子水洗涤产物若干次，直至洗涤呈中性，真空抽滤，得到改性丝瓜络；纤维素分子内和分子间的氢键使纤维素聚集成多层次的高结晶化合物，衍生化反应困难，纤维素与碱溶液相互作用起消晶和提高反应性的作用，所以用氢氧化钠溶液对纤维素进行预处理，吸附碱的多少直接影响着纤维素的结晶度、膨胀度，这也是纤维素进行衍生化反应的关键，单独用水作溶剂，纤维素对碱的吸附量不大，醇类（如甲醇和乙醇）的存在可以调节体系游离水的含量，降低水化层的尺寸，提高对结晶区的渗透作用，生成更多的活性中心，提高生成碱纤维素的速度，增加纤维素的吸附碱量。D2制备石墨烯材料分散液将石墨烯材料溶解在去离子水中，超声分散1-2h,形成1-5g/mL的石墨烯材料分散液，加入EDA还原剂，每mL的石墨烯分散液加入0.005ulEDA；D3制备石墨烯滤材将改性丝瓜络浸入石墨烯分散液中，每mL的石墨烯分散液加入0.01mL的10%NaOH溶液，在磁性搅拌30min，将其转移到管式炉中，在氩气保护氛围下，加热至80-90℃，保持24h，得到水凝胶，水凝胶用20%水醇溶液透析6h，冰箱冷冻后，再用冻干机冷冻干燥，得到气凝胶。具体地，所述冷冻干燥使用干燥机，保持10Pa以下的真空度，冷冻干燥处理24-48h。具体地，在D2中，在石墨烯材料分散液加入TiO2或者Ag/Ag/g-C3N4纳米复合光催化材料。本专利技术具有以下有益效果：丝瓜络是葫芦科植物丝瓜或者粤丝瓜的成熟果实的维管束，是由木质部和韧皮部成束状排列形成的结构，维管束相互连接构成维管系统，主要为植物体疏导水分、无机盐和有机养料，丝瓜络的主要化学组成为纤维素、半纤维素和木质素，天生具有很多发达的多级孔隙结构，其BET（Brunauer-emmertt-Tellerequation）比表面积平均值可到达123m2/g,具有很强的吸附能力，可以作为离子型污染物的天然吸附剂，丝瓜络的维管束既有弹性、又有网络缝隙，能够起到对石墨烯材料的支撑作用，附着在丝瓜络上的石墨烯材料自组装成为气凝胶结构，能够起到杀菌抗菌的作用，包裹在石墨烯气凝胶中的纳米光催化材料，在光催化作用下，对甲醛、甲基橙等有机污染物进行降解，在保证过滤效果的情况下，有效的延长了滤材的使用寿命。具体实施方式现在对本专利技术作进一步详细的说明。实施例一一种石墨烯高效空气净化器滤材，包括改性丝瓜络、石墨烯材料，改性丝瓜络100质量份，石墨烯为20质量份。具体地，所述滤材还包括2质量份的纳米催化材料，所述纳米催化材料采用TiO2。具体地，所述石墨烯材料选用石墨烯。一种石墨烯高效空气净化器滤材的制备方法，包括：D1制备改性丝瓜络选取100g自然老化熟透的丝瓜，剥去外皮、除去内瓤剪切呈多个直径2.5cm，厚度2-5mm的圆薄片，然后将其放进沸水中沸煮30min后取出,用蒸馏水充分冲洗干净，放入质量分数30%的NaOH溶液中，加入一定量的乙醇或丙醇，使乙醇或丙醇的质量为20%，于常温下碱化72小时，然后放入700W的微波中间歇辐射10min后，于80℃恒温水浴中回流3小时，用去离子水洗涤产物若干次，直至洗涤呈中性，真空抽滤，得到改性丝瓜络；D2制备石墨烯材料分散液将20g石墨烯材料溶解在1000mL去离子水中，超声分散1h,形成石墨烯材料分散液，加入5ulEDA还原剂；D3制备石墨烯滤材将D1制得的改性丝瓜络浸入D2中得到的石墨烯分散液中，加入10mL的10%NaOH溶液，在磁性搅拌30min，将其转移到管式炉中，在氩气保护氛围下，加热至80℃，保持24h，得到水凝胶，水凝胶用20%水醇溶液透析6h，冰箱冷冻后，再用冻干机冷冻干燥，得到气凝胶。具体地，所述冷冻干燥使用干燥机，保持10Pa以下的真空度，冷冻干燥处理24h。具体地，在D2中，在石墨烯材料分散液加入2gTiO2纳米复合光催化材料。实施例二一种石墨烯高效空气净化器滤材，包括改性丝瓜络、石墨烯材料，改性丝瓜络100质量份，石墨烯为30质量份。具体地，所述滤材还包括2质量份的纳米催化材料，所述纳米催化材料采用TiO2。具体地，所述石墨烯材料选用氧化石墨烯、石墨烯混合物。一种石墨烯高效空气净化器滤材的制备方法，包括：D1制备改性丝瓜络选取100g自然老化熟透本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯高效空气净化器滤材，其特征在于：包括改性丝瓜络、石墨烯材料，改性丝瓜络100质量份，石墨烯为20‑30质量份。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯高效空气净化器滤材，其特征在于：包括改性丝瓜络、石墨烯材料，改性丝瓜络100质量份，石墨烯为20-30质量份。2.根据权利要求1所述的一种石墨烯高效空气净化器滤材，其特征在于：所述滤材还包括2-5质量份的纳米催化材料，所述纳米催化材料采用TiO2或者Ag/Ag/g-C3N4复合纳米光催化材料的一种或其混合物。3.根据权利要求1所述的一种石墨烯高效空气净化器滤材，其特征在于：所述石墨烯材料选用氧化石墨烯、石墨烯或其混合物的一种。4.根据权利要求1所述的一种石墨烯高效空气净化器滤材的制备方法，其特征在于：包括：D1制备改性丝瓜络选取自然老化熟透的丝瓜，剥去外皮、除去内瓤，处理干净后放入质量分数30％的NaOH溶液中，加入一定量的乙醇或丙醇，使乙醇或丙醇的质量为20％，于常温下碱化48-72小时，然后放入700W的微波中间歇辐射10min后，于80℃恒温水浴中回流3小时，用去离子水洗涤产物若干次，直至洗涤呈中性，真空抽滤，得到改性丝瓜络；D2制备石墨烯材料分散液将石墨烯材料溶解在去离子水中，超声分散1-2h,形成1-5g/mL的石墨烯材料分散液，加入EDA还原...

【专利技术属性】
技术研发人员：车春玲，
申请(专利权)人：山东佳星环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37