一种用于甲醛净化的碳材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于空气净化技术领域，具体涉及一种甲醛净化的碳材料及其制备方法。本发明专利技术以植物叶片为原材料，首先采用物理方法得到植物提取液。然后以植物提取液，氮源和二甲亚砜为原料，通过溶剂热法一步合成硫氮共掺石墨子量子点(S,N

A carbon material for formaldehyde purification and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种用于甲醛净化的碳材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于空气净化
，具体涉及一种甲醛净化的碳材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]人们大部分时间都在室内生活和工作，室内空气质量与人类健康息息相关。室内装修造成的气态甲醛含量超标已成为一个社会问题。科学证明，甲醛等污染气体对人体有很大影响，容易导致呼吸道。疾病，癌症，白血病和神经系统疾病对孕妇，儿童和老年人特别有害。因此，解决室内气态甲醛超标问题迫在眉睫。
[0003]物理吸附技术常被用于空气中低浓度有害物质的净化。吸附材料一般要求有巨大的比表面积，且吸附容量大，对目标气体具有良好的吸附性。我们知道，碳纳米材料具有比表面积大，表面官能团丰富以及吸附能力强等特性，是一种优异的物理吸附材料。石墨烯量子点(GQD)是由横向尺寸较小的多层石墨烯组成的一种新型的荧光碳纳米材料。GQD的尺寸小于10nm，具有优异的大的比表面积和稳定性，此外，由于相似的原子尺寸和能够与碳原子的五个价电子键合，杂原子掺杂成为改善纳米材料固有特性的有效手段之一。而GQD表面丰富的官能团使其能够根据需要进一步改性，从而有效提高其对目标气体分子的吸附性能。因此，开发S,N
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GQDs碳纳米材料并将其应用于甲醛净化成为研究的热点之一。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种成本低廉，一种制备过程简单的除甲醛纳米碳材料的合成方法，它以含有氮元素的有机物作为碳源和氮源，以二甲亚砜作为还原剂和硫源，以植物提取液为稳定剂和补充碳源，采用简单的水热合成，得到的S,N
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GQDs碳量子点水溶性、稳定性好且分散均匀。
[0005]本专利技术为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种用于甲醛净化的碳材料的制备方法，具体包括以下步骤：
[0006](1)对植物叶片进行机械处理得到植物叶片提取物，将提取物过滤，最终得到澄清透明的植物提取液，并冷藏待用；
[0007](2)称植物提取液固体和氮源，将其溶解在二甲亚砜中，并搅拌至澄清溶液；
[0008](3)将(2)所得澄清溶液升温至160～200℃并保持8～15小时，冷却至室温，得到硫氮共掺杂石墨烯量子点碳纳米材料S,N
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GQDs，即用于甲醛净化的碳材料。
[0009]步骤(1)中的植物叶片为吊兰叶，芦荟叶以及多肉叶片的一种或者几种。
[0010]步骤(1)中是机械处理是首先采用研磨的方法把植物叶片研磨成汁，然后用过量的乙醇/水溶液浸泡，抽滤，采用旋转蒸发方式除去将澄清的滤液中的乙醇，然后干燥。优选的，上述乙醇/水溶液的浓度为60％乙醇；所述旋转蒸发温度为60～80℃，所述干燥的温度为40～60℃，时间为4～8h。
[0011]步骤(2)中所述氮源为三乙醇胺、三聚氰胺、硫脲和尿素中的至少一种。
[0012]步骤(2)中所述植物提取液固体与氮源的质量比为1：0.2～1，优选为1:0.2～0.6；
[0013]步骤(2)中所述植物提取液固体与二甲亚砜的质量体积比为1g：10～20mL；优选为1g：12～18mL。
[0014]优选的，步骤(3)所述升温后的温度为170～190℃，保持时间为10～13h。
[0015]优选的，步骤(3)反应完成后加入丙酮，然后离心干燥得到硫氮共掺杂石墨烯量子点碳纳米材料。
[0016]优选的，所述溶剂试剂均为分析纯。
[0017]一种用于甲醛净化的碳材料通过上述方法制备得到。
[0018]所述用于甲醛净化的碳材料在吸附和光催化降解甲醛中的应用。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：
[0020]本专利技术是以植物提取液为碳源以及稳定剂，通过溶剂热法一步得到S,N
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GQDs纳米材料。该制备方法来源丰富，成本廉价，操作简单、可控，耗时短；制备的纳米材料水溶性好，有利于产品的涂覆；且其稳定性强，比表面积大。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实施例1制得的S,N
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GQDs的结构示意图。
[0022]图2为本专利技术实施例1制得的S,N
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GQDs溶胶照片(a)，S,N
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GQDs的TEM图(b)及其粒径分布图(c)。
[0023]图3为对比例2中无植物提取液固体参与时合成的碳材料的SEM图。
[0024]图4为本专利技术实施例1制得的S,N
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GQDs纳米材料的FT
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IR图。
具体实施方式
[0025]以下结合实施例对本专利技术作进一步详细描述，本专利技术技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。本专利技术所述室温和未指明的温度均为20～35℃。
[0026]实施例1
[0027](1)取50g清洗干净的芦荟叶片，烘干，先用剪刀将其剪为2cm2大小的碎片，然后将碎片放置于研钵中，研磨30min后，转移至50mL浓度为60％的乙醇/水溶液中浸泡30分钟，抽滤，除去沉淀后，80℃温度下旋转蒸发除去乙醇，然后放置于真空干燥箱中40℃条件下真空干燥，得到透明的植物提取液。将得到的植物提取液放入冰箱中，0℃冷藏，备用。
[0028](2)将1.0g(1)所得的植物提取液固体和3.0mmol(0.448g)的三乙醇胺溶解于15mL二甲亚砜中，搅拌30min至澄清溶液，然后，将溶液转移到20mL的高压反应釜中，在180℃下反应12小时，冷却至室温后，添加丙酮产生沉淀，离心分离沉淀，用无水乙醇将沉淀洗涤3
‑
5次，在40℃下真空干燥，获得硫氮共掺杂石墨烯量子点，简写为S,N
‑
GQDs。
[0029]实施例2
[0030](1)取100g清洗干净的多肉叶片，烘干，先用剪刀将其剪为2cm2大小的碎片，然后将碎片放置于研钵中，研磨30min后，转移至50mL浓度为60％的乙醇/水溶液中浸泡30分钟，抽滤，除去沉淀后，80℃温度下旋转蒸发除去乙醇，然后放置于真空干燥箱中40℃条件下真空干燥，得到透明的植物提取液。将得到的植物提取液放入冰箱中，0℃冷藏，备用。
[0031](2)将1.0g(1)所得的植物提取液固体和2.0mmol的三聚氰胺溶解于15mL二甲亚砜
中，搅拌30min至澄清溶液，然后，将溶液转移到20mL的高压反应釜中，在180℃下反应16小时，冷却至室温后，添加丙酮产生沉淀，离心分离沉淀，用无水乙醇将沉淀洗涤3
‑
5次，在40℃下真空干燥，获得硫氮共掺杂石墨烯量子点，简写为S,N
‑
GQDs。
[0032]实施例3
[0033](1)取100g清洗干净的多肉叶片，烘干，先用剪刀将其剪为2cm2大小的碎片，然后将碎片放置于研钵中，研磨30min后，转移至50mL浓度为60％的乙醇/水溶液中浸泡30分钟，抽滤，除去沉淀后，80℃温度下旋转蒸发除去乙醇，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于甲醛净化的碳材料的制备方法，其特征在于具体包括以下步骤：(1)对植物叶片进行机械处理得到植物叶片提取物，将提取物多次过滤，最终得到澄清透明的植物提取液，并冷藏待用；(2)称植物提取液固体和氮源，将其溶解在二甲亚砜中，并搅拌至澄清溶液；(3)将(2)所得澄清溶液升温至160～200℃并保持8～15小时，冷却至室温，得到硫氮共掺杂石墨烯量子点碳纳米材料S,N
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GQDs，即用于甲醛净化的碳材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中的植物叶片为吊兰叶，芦荟叶以及多肉叶片的一种或者几种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述氮源为三乙醇胺、三聚氰胺、硫脲和尿素中的至少一种。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述植物提取液固体与...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘协，朱明山，林晓瑜，董浩杰，
申请(专利权)人：广州全高环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：