[发明专利]一种抗雾霾涂料用气凝胶及其制备方法

说明书

本发明公开了一种抗雾霾涂料用气凝胶及其制备方法，属于涂层新材料技术领域。本发明抗雾霾涂料用气凝胶的制备步骤为：首先制备纳米Ag‑炭微球，然后将其与AgNO₃溶液混合，经过搅拌、离心分离、冲洗和超声分散，得均匀纳米Ag‑炭微球；随后将氧化石墨烯悬浮液加入到纳米Ag‑炭微球溶液中，加入5～10％wt半胱氨酸，搅拌得到水凝胶混合物；最后将水凝胶混合物置于75‑85℃热油中8‑10h，冲洗，采用冷冻干燥法后处理，即得到石墨烯/Ag‑炭微球气凝胶。本发明制备所得气凝胶具有超高的VOCs吸附性能和自我降解能力，将其作为添加剂添加到涂料中可以有效提高其抗雾霾效果。

技术领域

本发明属于涂层新材料技术领域，更具体地说，涉及一种抗雾霾涂料用气凝胶及其制备方法。

背景技术

随着我国国民经济持续增长及人民生活水平的不断提高，环保已成为一种人们追求健康绿色生活的主旋律。而随着人们对户内外装修的涂料要求越来越高，更多的人在选择功能性涂料的过程中，着重考虑抗雾霾环保型涂料，越来越多的人追求“亲近自然、大森林般的清新空气”，因此，研究和开发具有抗雾霾功效的涂料具有重要的意义。

石墨烯，是人类已知最薄最强的材料，包含单层碳原子，这些原子连接成蜂巢状排列，石墨烯的厚度仅为一个碳原子直径大小，碳原子直径D＝0.14nm。实验上制备的石墨烯片层受制备方法及条件的限制，无法制备面积无限大的二维石墨烯片层。目前实验上制备的最大石墨烯片层为曼彻斯特大学的Geim领导的研究小组，通过机械剥离方法制备的石墨烯，其最大宽度可达10μm。即使是当前实验室制备的石墨烯片大小，也比其他大多数物质的比表面积都要高很多，因此石墨烯在改性涂料上的应用受到了国内外研究者的广泛关注。

目前，石墨烯涂料在韩国、欧美等发达国家已实现了产业化，但并不多，国内主要以常州第六元素科技有限公司等企业共同研发的以石墨烯为主体的烯锌型风电设备防护重防腐涂料，已经实现了产业化，同时关于石墨烯改性涂料的专利报道也已有较多公开。如，中国专利201610813904.5公开了一种石墨烯导电防腐涂料，该涂料是以水性环氧树脂、钾水玻璃为成膜物质，以石氧化墨烯和二氧化锡纳米颗粒为主要填料的有机-无机复合底漆。该申请案有效提高了涂层的导电性及硬度，且防腐性能好，适用于各类金属管道和金属构件的防腐涂覆。又如，中国专利201510208892.9公开了一种石墨烯改性的导热涂料，该申请案通过在涂料中加入石墨烯使得涂层对底材接触更加紧密，同时可有效提高涂层的耐摩擦性和导热性。

但目前石墨烯改性涂料主要集中在防腐、导电涂料等应用领域，而在抗雾霾环保领域的产业化研究和应用还比较少。随着日趋严重的雾霾污染，PM2.5空气污染物是雾霾的主要成分之一，这已经对人类赖以生存的环境提出了严峻挑战，而作为PM2.5的祸首挥发性有机化合物(VOCs)成为世界公认的主要空气污染物之一。因此，研发具有VOCs高吸附量的石墨烯基涂料具有重要环保意义和广阔的应用前景。

经检索，关于将石墨烯在防雾霾方面的应用已有相关专利公开。

如，中国专利201410722672.3公开了一种石墨烯基防雾霾口罩滤材及其制备方法，该申请案是在氧化石墨烯水溶液中加入抗坏血酸等交联剂，通过水热反应使石墨烯片层自组装从而获得多孔的海绵状的三维石墨。又如，中国专利201410219506.1公开了一种防雾霾口罩用滤材组合物，该组合物由以下重量份数的组份构成，肉桂醛二乙缩醛4-6份，纳米级托玛琳 9-11份，活性炭纤维55-65份，稻草颗粒15-25份，纳米银0.9-1.1份，石墨烯0.9-1.1份，干燥剂1.5-2.5份。上述两申请案在一定程度上均能够提高防雾霾口罩的过滤性能，但其应用范围有限，且其抗雾霾性能有待进一步提高。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有涂料的抗雾霾性能相对较差的不足，提供了一种抗雾霾涂料用气凝胶及其制备方法。采用本发明的方法制备所得石墨烯/Ag-炭微球气凝胶具有超高的 VOCs吸附性能和自我降解能力，将其添加到涂料中可以有效改善涂料的抗雾霾效果。