[发明专利]一种氧化石墨烯/二氧化钛-活性炭三维复合材料及其制备方法

说明书

本发明属于空气净化技术领域，具体涉及一种氧化石墨烯/二氧化钛‑活性炭三维复合材料及其制备方法。所述三维复合材料由氧化石墨烯/二氧化钛复合材料直接密集附着在活性炭滤网或碳纤维网表面得到。本发明所提供的氧化石墨烯/二氧化钛‑活性炭三维复合材料对甲醛有着优异的吸附性能以及光催化降解性能，在甲醛吸附后对其进行光催化降解实现甲醛的实际去除，防止甲醛的脱附造成的二次污染，在经过该复合材料的吸附降解处理后，在10h内对家居中的较低浓度甲醛(浓度为1.0mg/m³)去除率高达82.5‑95.6％。

技术领域

本发明属于空气净化技术领域，具体涉及一种氧化石墨烯/二氧化钛-活性炭三维复合材料及其制备方法。

背景技术

随着社会的发展，人们对于居住环境的质量要求也日益增高，如何有效的去除空气中的有害气体，尤其是甲醛，成为了研究的热点。目前常用的甲醛去除方法是使用活性炭等多孔碳材料进行吸附，这种方法存在着无法彻底去除甲醛、放置至吸附饱和后即失活、以及活性炭材料表面甲醛浓度高造成脱附释放甲醛造成二次污染等问题。

光催化净化技术利用二氧化钛受紫外光激发所产生的电子-空穴对的强氧化性矿化降解有机污染物，具有能耗低、二次污染少、有效期长等优点。但在实际应用中仍然存在着电子空穴易复合以及二氧化钛与有毒气体分子碰撞几率较小导致光催化效率低的缺点。此外，光催化净化过程需要紫外灯常开，不利于人体健康。

在专利CN105642248A中介绍了一种空气净化器用甲醛复合滤网复合材料的制备方法，其用交联剂将二氧化钛和聚1,4-二苯基丁二炔沾贴在活性炭上以达到净化效果，这种方法中交联剂的使用阻碍了电子的传导，导致所制备的复合材料催化反应速率慢。所以研究一种能够对甲醛等VOC有害气体快速、充分高效降解的光催化材料具有很重要的现实意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种吸附性能良好、光催化降解效率高的氧化石墨烯/二氧化钛-活性炭三维复合材料及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

提供一种氧化石墨烯/二氧化钛-活性炭三维复合材料，所述三维复合材料由氧化石墨烯/二氧化钛复合材料直接均匀密集附着在活性炭滤网或碳纤维网表面得到。

按上述方案，所述氧化石墨烯/二氧化钛复合材料粒径为5-50nm。

本发明还提供上述氧化石墨烯/二氧化钛-活性炭三维复合材料的制备方法，步骤如下：

1)制备氧化石墨烯/二氧化钛复合材料：采用超声分散的方法将氧化石墨烯分散于去离子水和醇的混合溶剂中，得到氧化石墨烯分散液，然后将混晶型纳米二氧化钛加入到所述氧化石墨烯分散液中，超声分散、搅拌交替两次，每次1-2小时，得到分散均匀的混合液，然后将所得混合液置于水热反应釜中进行水热反应，得到含氧化石墨烯/二氧化钛复合材料的悬浊液；

2)制备氧化石墨烯/二氧化钛-活性炭三维复合材料：将活性炭滤网或碳纤维网浸泡在步骤1)所得含氧化石墨烯/二氧化钛复合材料的悬浊液中，超声处理再取出烘干，反复1-5次，得到氧化石墨烯/二氧化钛-活性炭三维复合材料。

按上述方案，步骤1)所述醇为甲醇或乙醇；所述混合溶剂中醇与去离子水的体积比为5:1-1:5。

按上述方案，步骤1)所述氧化石墨烯分散液的质量浓度为0.01-0.1％。

按上述方案，步骤1)所述混合液中二氧化钛的质量浓度为1-10％。

按上述方案，步骤1)所述水热反应条件为：在100-200℃下反应1-8h。

本发明还包括上述氧化石墨烯/二氧化钛-活性炭三维复合材料作为光催化材料的用途。