[发明专利]活性炭材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提出了制备活性炭材料的方法、该方法制备得到的活性炭材料和该活性炭材料在过滤器中用途。其中，制备活性炭材料的方法包括：(1)在去离子水中加入季膦盐单体并搅拌均匀，使所述季膦盐单体摩尔浓度为0.5mol/L～1.0mol/L，以便得到溶液A；(2)在溶液A中加入引发剂，以便得溶液B；(3)在溶液B中加入颗粒活性炭并搅拌均匀，以便得到混合物C；(4)在混合物C中充入氮气鼓泡10min后密封，在恒温水浴中进行氧化还原接枝反应；以及(5)将氧化还原接枝反应后的产物用丙酮洗涤，然后抽提24小时，烘干，以便获得所述活性炭材料。由此该方法制备得到的活性炭材料具有较强吸附性能，同时还具有良好的抗菌防腐性能。

技术领域

本发明属于材料领域，具体涉及制备活性炭材料的方法、该方法制备得到的活性炭材料和该活性炭材料在过滤器中用途。

背景技术

随着我国经济的不断发展，汽车已是人们日常生活不可或缺的交通工具。随着城市私人汽车拥有量的逐年增加，马路上的空气污染状况日益严重，而车内空间狭小，空气流通性差，不利于污染物的扩散，并容易滋生细菌，对车主的健康带来很大的危害。如何提高车内空气质量，成为广大车主们密切关注的话题，具备抗菌功能的空调过滤器将是解决这一问题的有效手段。

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种可以将燃料(通常为氢气或甲醇)和氧化剂(氧气或空气)的化学能直接转换成电能的一种装置，具有能量转换效率高、对环境无污染、结构简单、发电效率受负载变化影响小等优点，被认为是最具有发展前景的一类电池。特别是最近几年，随着新能源汽车的快速发展，燃料电池车(FCV)及质子交换膜燃料电池技术也得到了快速的提升。燃料电池系统中需要使用高效的具备气体吸附和抗菌功能的空气过滤器，该装置是燃料电池系统的重要附件，直接影响燃料电池的使用寿命。

因此，亟待开发出一种适用于空气过滤器的且同时具有吸附和抗菌功能的材料。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种车用空调过滤器用活性炭材料及其制备方法，该活性炭材料在保持了自身的吸附性能前提下，还同时具备抗菌防霉性能，因此可用于车用空调过滤器和质子交换膜燃料电池用空气过滤器等应用领域，进而可以有效提高车内空气质量和燃料电池的使用寿命。

根据本发明的一个方面，本发明提出了一种制备活性炭材料的方法，该方法包括：

(1)在去离子水中加入季膦盐单体并搅拌均匀，使所述季膦盐单体摩尔浓度为0.5mol/L～1.0mol/L，以便得到溶液A；

(2)在所述溶液A中加入引发剂，使所述引发剂的摩尔浓度为0.02mol/L～0.05mol/L，以便得溶液B；

(3)在所述溶液B中加入颗粒活性炭并搅拌均匀，使所述颗粒活性炭和所述溶液B的质量比为1:6～1:20，以便得到混合物C；

(4)在所述混合物C中充入氮气鼓泡10min后密封，在恒温水浴中进行氧化还原接枝反应；以及

(5)将氧化还原接枝反应后的产物用丙酮洗涤，然后抽提24小时，烘干，以便获得所述活性炭材料。

由此，通过采用本发明上述实施例的制备活性炭材料的方法可以制备得到吸附性能和抗菌防霉性能兼具的活性炭材料，并且该制备方法简单易行，成本低廉，可以有效地在颗粒活性炭表面接枝季膦盐，进而使得活性炭具有良好的抗菌防霉性能，扩大其使用范围。因此，采用上述方法制备得到的活性炭产品可以用于汽车车内空气过滤器以及燃料电池系统内的空气过滤器，进而可以有效提高车内空气质量和燃料电池的使用寿命。

另外，根据本发明上述实施例的制备活性炭材料的方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述季膦盐单体为甲基丙烯酰氧庚基-三丁基氯化膦。