[发明专利]一种空气净化用石墨烯气凝胶的制备方法

说明书

本发明涉及一种可用于空气净化的石墨烯气凝胶的制备方法。其具体步骤如下：氧化石墨烯水溶液中加入还原剂后超声，然后静置形成凝胶，凝胶经溶剂置换后干燥得到石墨烯气凝胶。本发明所提供的石墨烯气凝胶制备方法简单，适合大规模生产，所制备的石墨烯气凝胶具有超低密度，高弹性，且含有氨基基团，可用于甲醛和二氧化碳等气体的高效选择性吸附。所制备的石墨烯气凝胶密度为2.5～10mg/cm³，对二氧化碳的吸附量为1.0～1.5mmol/g，对甲醛吸附量为1.1～1.9mmol/g。

技术领域

本发明属于新材料的制备领域，涉及一种气凝胶的制备方法，尤其涉及一种可用于空气净化的石墨烯气凝胶的制备方法。

背景技术

空气污染物对人类的健康的影响越来越被人们所关注，其中甲醛对人类健康危害巨大，也是污染室内空气质量的主要来源，可以通过吸附的方式控制室内甲醛含量。但目前所用的活性炭对甲醛的吸附为物理吸附，被吸附的甲醛极易因温度、湿度等环境变化脱出。新型石墨烯气凝胶具有超低密度、高比表面积、大孔隙率、高弹性等特性，是一种理想的吸附剂。但目前的石墨烯气凝胶材料多用于电极材料、水处理等领域，吸附可以作为一种新应用。

发明内容

本发明的目的是为了弥补活性炭吸附甲醛的不足，而提供了一种空气净化用石墨烯气凝胶的制备方法，该方法制备的石墨烯气凝胶中含有氨基基团，可以对甲醛和二氧化碳气体进行高效选择性吸附。

本发明目的技术方案为：一种空气净化用石墨烯气凝胶的制备方法，其具体步骤如下：

氧化石墨烯水溶液中加入还原剂后超声，然后静置形成凝胶，凝胶经溶剂置换后干燥得到石墨烯气凝胶。

氧化石墨烯水溶液中加入还原剂后超声，然后静置形成凝胶，凝胶经溶剂置换后干燥得到石墨烯气凝胶。

优选氧化墨烯水溶液的浓度为3～11mg/mL。

优选还原剂为多巴胺、苯胺或吡咯，还原剂与氧化石墨烯质量比为1：(0.2～5)。

优选超声温度为0～25℃，超声频率为50～100Hz，超声时间为5～25分钟。

优选静置凝胶温度为40～80℃，时间为4～24小时。

优选溶剂置换采用水、乙醇或正己烷为溶剂。

优选干燥为真空干燥、冷冻干燥或超临界干燥。

采用本方法制得的石墨烯气凝胶密度为2.5～10mg/cm³，对二氧化碳的吸附量为1.0～1.5mmol/g，对甲醛吸附量为1.1～1.9mmol/g。

有益效果：

本发明所提供的石墨烯气凝胶制备方法简单，适合大规模生产，所制备的石墨烯气凝胶具有超低密度，高弹性，且含有氨基基团，可用于甲醛和二氧化碳等气体的高效选择性吸附。

具体实施方式

实例1

3mg/mL的氧化石墨烯水溶液中加入氧化石墨烯质量五分之一的多巴胺后在25℃超声频率为100Hz下超声5分钟，然后在80℃下静置24小时形成凝胶，凝胶经水溶剂置换后冷冻干燥得到密度为2.5mg/cm³的石墨烯气凝胶，该石墨烯气凝胶对二氧化碳的吸附量为1.0mmol/g，对甲醛吸附量为1.1mmol/g。

实例2

7mg/mL的氧化石墨烯水溶液中加入氧化石墨烯质量相同的苯胺后在15℃超声频率为50Hz下超声10分钟，然后在60℃下静置12小时形成凝胶，凝胶经正己烷溶剂置换后真空干燥得到密度为6.5mg/cm³的石墨烯气凝胶，该石墨烯气凝胶对二氧化碳的吸附量为1.2mmol/g，对甲醛吸附量为1.5mmol/g。