[发明专利]一种石墨烯/活性炭/二氧化钛复合多孔微球的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于石墨烯材料领域，涉及一种石墨烯/活性炭/二氧化钛复合多孔微球的制备方法。

背景技术

甲醛是一种全身性毒物，在2006年确定为1类致癌物。生活中对人体造成伤害的甲醛，可以说无处不在。涉及的物品包括家具、木地板；童装、免烫衬衫；快餐面、米粉；水泡鱿鱼、海参、牛百叶、虾仁；甚至小汽车。目前，国内外采取了多种方法来治理室内甲醛的污染，这些净化技术总结起来主要有：吸附技术、光催化技术、空气负离子技术、化学中和技术、臭氧氧化技术、生物技术、常温催化氧化技术等。这些技术中各有各的优点，如光催化技术能降解室内甲醛，但由于其在室内，能产生光催化作用的光较少，效果有限；使用植物进行甲醛的净化是一种被大众广泛使用的方案，但是甲醛对植物也有严重的影响，处理不当会导致植物死亡，甚至加速甲醛的释放；而采用吸附技术是当前的主流净化技术之一，它因较少受到其他使用的条件的影响，而被广泛的应用。

活性炭是最为常用的甲醛吸附材料，由于其具有丰富的孔结构，高的比表面积和表面活性，可有效吸附甲醛等有害气体。但活性炭的吸附平衡时间短，很快就达到吸附平衡，失去作用。此外，在受热条件下，甲醛会从活性炭中释放出来，因此在活性炭吸附平衡后不及时处理，活性炭甚至可能成为甲醛的释放源。近年来许多人着眼于对活性炭的改性，但也只是局限在其本身的性质，如提高表面活性，增大孔隙率来提高吸附率。但如何高效将甲醛分解仍是一大难题。

作为一种新型的二维碳材料，石墨烯越来越受到世人的关注。由于其出众的力学性能，电学性能，热学性能和独特的电磁学性能，石墨烯在许多领域显示出广阔的应用前景，并已逐步走向实际应用。特别是石墨烯超高的比表面积(2600m2/g)在吸附材料领域具有很大的应用潜力。但是单纯由石墨烯组装而成的材料强度较低，稳定性不好，在受力条件下孔洞结构容易破坏，因此研究者试图将石墨烯和活性炭相结合。专利201310590113.7《一种石墨烯改性活性炭的制备方法》中采用简单混合将石墨烯和传统木质或者秸秆活性炭相匹配，经活化后得到石墨烯改性的活性炭，具有高比表面积，可用于电容器领域。但是简单地混合难以利用石墨烯本身高比表面积的性能，探索新的复合方法更加具有前景。此外，石墨烯高的比表面和电导率可以用于负载催化剂，提高催化效率。因此，可以将石墨烯与活性炭相结合，并负载可催化分解甲醛的催化剂，在提高比表面积的同时实现甲醛的高效分解。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术不足，提供一种石墨烯/活性炭/二氧化钛复合多孔微球的制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种石墨烯/活性炭/二氧化钛复合多孔微球的制备方法，包括以下步骤：

(1)将0.1～0.5份酸化二氧化钛纳米粒子、1～20份水溶性碳水化合物加入水中，搅拌形成溶液；

(2)将步骤(1)得到的溶液与含有1份氧化石墨烯的水溶液混合均匀，得到复合水溶液；

(3)向步骤(2)得到的复合水溶液加入5～40份氢氧化钾，调节溶液PH至10以上，不断搅拌得到复合分散液；

(4)将步骤(3)得到的分散液进行雾化干燥，得到复合粉体。

(5)将步骤(4)得到的复合粉体进行炭化、活化、洗涤得到石墨烯/活性炭/二氧化钛复合多孔微球。

进一步地，步骤(1)中所述的碳水化合物为蔗糖、纤维素、淀粉、壳聚糖、木糖中的一种。

进一步地，步骤(4)中所述的雾化温度为100～200℃。

进一步地，步骤(5)中所述的炭化温度为300～500℃，炭化时间为1～6h，活化温度为500～1000℃，活化时间为1～4h。