[发明专利]一种石墨烯改性的活性炭空气滤材的制备方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及活性炭基复合材料领域，尤其是一种石墨烯改性的活性炭空气滤材的制备方法。

背景技术

活性炭材料是经过加工处理所得的无定形碳，具有较大的比表面积，对气体、溶液中的无机或有机物质及胶体颗粒等都有一定的吸附能力。当前市场上销售的活性炭，其空气净化能力取决于活性炭孔径结构的发达程度，其碘值一般为800-1000，持续时间短，吸附性能不高。

石墨烯是一种单一的原子层，包括石墨烯、单层氧化石墨烯、双层氧化石墨烯、多层氧化石墨烯等等，其横向尺寸可以扩展至几十微米，比表面积非常高，在空气吸附方面具有非常大的优势；由于每个碳原子都贡献一个未成键的电子，其导电性能非常优异，有利于捕捉及锁住外来分子及小颗粒，达到空气净化的目的。利用活性炭发达的空隙结构，将石墨烯吸附到活性炭的表面，获得均匀分散、比表面积高的活性炭空气滤材。

[CN201410032299]公开了一种复合活性炭超滤滤芯及其制备方法，通过将石墨烯微片放入N-甲基吡咯烷酮水溶液中分散为2-25g/L的石墨烯微片分散液，将硅藻土、高岭土、活性炭、抗菌剂、金属离子添加剂和石墨烯微片分散液球磨后注浆成型，最后得到复合活性炭超滤滤芯。此种方法工艺复杂，添加剂成分数量种类繁杂，各种物理化学反应掺杂，石墨烯、活性炭的吸附效能被大大地削弱；而且此复合材料适用于水处理设备或其他过滤设备，不适用于气体吸附、净化空气。

[CN201610522175]公开了一种石墨烯改性活性炭及其应用，将活性炭浸渍于氧化石墨烯去离子水分散液中，室温搅拌混匀，烘干，获得石墨烯改性活性炭。此种方法是通过电化学还原氧化石墨烯的方法来制得双电机超级电器，材料的烘干温度比较低，无法保证石墨烯效能被完全的利用起来，对于气体吸附、净化空气并没有什么实用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种石墨烯改性的活性炭空气滤材的制备方法，其过程简单，可重复性好，成本低廉。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种石墨烯改性的活性炭空气滤材的制备方法，包括以下步骤

(1)将活性炭粉粹后，与石墨烯分散至溶剂中，形成混合溶液；其中活性炭与石墨烯的质量比10～10000:1；石墨烯的浓度为0.1g/L-10g/L；

(2)将混合溶液利用水热法进行处理，然后将水热反应的产物进行过滤，真空干燥后即可得到石墨烯改性的活性炭空气滤材；所述水热法处理为：将混合溶液在20℃-200℃搅拌30min-3h，搅拌速率是50r/min-400r/min。

一种石墨烯改性的活性炭空气滤材的制备方法，包括以下步骤

(1)将石墨烯分散至溶剂中，石墨烯分散液的浓度为0.1g/L-10g/L；

(2)将石墨烯分散液喷至活性炭表面，喷雾速率是1.0mL/min-20.0/min，喷雾时间是30min-2h；真空干燥后即可得到石墨烯改性的活性炭空气滤材。

进一步地，步骤(1)中所述的石墨烯是石墨烯、单层氧化石墨烯、双层氧化石墨烯、多层氧化石墨烯、膨胀石墨的一种或几种。

进一步地，步骤(1)中所述的溶剂是水、甲醇、乙醇、异丙醇等的一种或几种。

进一步地，步骤(1)中所述的溶剂真空干燥温度是150℃-300℃，时间为30min-4h。

本发明通过将石墨烯吸附在活性炭表面，形成活性炭复合材料，两种碳材料相互配伍，使得碘值提高了50％-80％，带来了意想不到的技术效果。

具体实施方式

下面结合实施例进一步详述本发明，但本发明不仅限于所述实施例。

实施例1：

首先，将100.0g活性炭粉粹后，与10.0g石墨烯分散至1000mL异丙醇中，形成混合溶液，将混合溶液在74℃下搅拌50min，搅拌速率是100r/min，然后将水热反应的产物进行过滤，150℃真空干燥1h后即可得到石墨烯改性的活性炭空气滤材。

实施例2：

首先，将100.0g活性炭粉粹后，与0.1g石墨烯、0.5g膨胀石墨分散至1000mL甲醇中，形成混合溶液，将混合溶液在30℃下搅拌30min，搅拌速率是200r/min，然后将水热反应的产物进行过滤，150℃真空干燥1h后即可得到石墨烯改性的活性炭空气滤材。

实施例3：