[发明专利]改性膨胀石墨的制备方法及对甲醛气体处理方面的应用

说明书

技术领域

本发明涉及改性膨胀石墨的制备及其应用领域，特指一种改性膨胀石墨的制备方法及其在甲醛气体处理方面的应用。

背景技术

膨胀石墨是一种廉价而用途极广的材料，广泛应用于密封材料、导电材料、吸附材料、阻燃防火材料、催化材料、医学材料等，尤其是在废液、废气的处理上。随着环境污染的日益加重，对环保材料的要求也越来越高，因此，吸附材料不能局限在传统的处理能力上，对传统的材料进行改性，提高处理废气废液的能力成为近年来研究的热点。随着人们生活水平的提高，大量装饰材料的使用，使室内有机物污染越来越严重，主要是甲醛和三苯(苯、甲苯、二甲苯)。传统的吸附材料主要有活性炭、活性炭纤维、沸石等，这些吸附材料吸附能力较差。膨胀石墨以其特有的大中孔为主的孔结构为在孔内形成多分子层吸附乃至凝聚提供了条件，更兼有膨胀石墨的孔通透性好，处理速度快，因此，可以替代传统的吸附材料。有关改性膨胀石墨对甲醛气体的处理还未见报道。

发明内容

本发明将用天然鳞片石墨所制得的膨胀石墨用氨水进行表面改性。通过优化膨胀石墨与氨水的比例，浸渍时间，烘干温度及烘干等工艺参数来使膨胀石墨表面负载含氮官能团。

本发明具体工艺过程是：取制备的膨胀石墨浸泡在一定比例的氨水中，一定时间后过滤、烘干。其中膨胀石墨和氨水的比例为9∶1～9∶3，浸渍时间为3～9h，烘干温度为100～150℃，烘干，取出冷却，即得到改性膨胀石墨。将所制得的改性膨胀石墨用于对甲醛的静态和动态吸附。

本发明制备出的改性膨胀石墨是经过氨水浸渍的膨胀石墨，氨水对膨胀石墨表面具有蚀刻作用，使比表面积增加，增加了表面的活性，使吸附质在孔内发生多分子层吸附乃至发生凝聚。

甲醛含有羰基极性基团，为极性吸附质，而膨胀石墨为表面非极性的非极性吸附剂，对极性吸附质的吸附能力较低，氨水改性后的膨胀石墨在膨胀石墨表面引入了含氮官能团。

本发明的优点在于：经过碱性溶液改性后的膨胀石墨提高了孔容，增加了表面活性，表面负载了丰富的官能团，因此提高了对甲醛的吸附能力，可用于室内空气的净化。

附图说明

图1改性前后膨胀石墨孔结构的SEM照片

图2改性前后膨胀石墨和活性炭对甲醛的静态吸附曲线

图3改性前后膨胀石墨对甲醛的动态吸附曲线

具体实施方式

实施例1：将天然鳞片石墨经过去离子水清洗数次至中性，烘干，采用二次氧化法进行氧化、插层反应，洗涤、烘干，制得膨胀石墨。将制得的膨胀石墨用氨水进行表面改性，膨胀石墨和氨水的比例为9∶1，浸泡时间为3h，去离子水洗涤至中性、100℃烘干，制得改性膨胀石墨。将制得的改性膨胀石墨在室温下对甲醛气体进行静态吸附试验，最大吸附量可达320mg/g。

实施例2：按照实施例1中所述的制备方法，将膨胀石墨和氨水的比例改为9∶2，浸泡时间改为6h，去离子水洗涤至中性、120℃烘干，制得改性膨胀石墨。将制得的改性膨胀石墨在室温下对甲醛气体进行静态吸附试验，最大吸附量可达1000mg/g。

实施例3：按照实施例1中所述的制备方法，将膨胀石墨和氨水的比例改为9∶3，浸泡时间改为9h，去离子水洗涤至中性、150℃烘干，制得改性膨胀石墨。将制得的改性膨胀石墨在室温下对甲醛气体进行静态吸附试验，最大吸附量可达400mg/g。

对比例：将采用二次氧化法制得的膨胀石墨经过最佳改性工艺进行表面改性，膨胀石墨改性前后对甲醛的静态和动态吸附性能见附图2和附图3。