本發(fā)明屬于空氣凈化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種石墨烯空氣凈化材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

pm2.5是直徑為約2.5μm的顆粒懸浮物，是當(dāng)前影響人們生活質(zhì)量的常見污染物之一。這種顆粒懸浮物在醫(yī)學(xué)和生物學(xué)界稱之為入肺顆粒物，長期吸入會損傷肺氣管，甚至出現(xiàn)惡疾疾病。pm2.5污染物主要是通過化石燃料（如煤、石油制品）的燃燒、生物質(zhì)（農(nóng)作物秸稈、森林火災(zāi)等）的燃燒、垃圾焚燒等，以及工業(yè)生產(chǎn)中的粉塵、道路上的揚(yáng)塵、建筑工地?fù)P塵、廚房油煙等途徑進(jìn)行排放的，其主要成分是有機(jī)碳化合物、硝酸鹽、硫酸鹽、揮發(fā)性有機(jī)物以及鈣、鋁、鋅、砷、鎘、鐵、鉛等元素。在環(huán)境中除了存在pm2.5污染物外，還存在大量肉眼不可見的細(xì)菌以及諸如甲醛、苯、甲苯和油煙等空氣污染物，這些污染物若不及時處理，也會嚴(yán)重影響人們身體健康。常見的pm2.5過濾材料并不具備清除其他污染物的功能，鑒于此，研發(fā)一種過濾pm2.5效果好、透氣性佳，且又能同時凈化空氣的空氣凈化材料，是亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種石墨烯空氣凈化材料及其制備方法。該凈化材料能有效過濾pm2.5，同時又能凈化清除空氣中的其他污染物，凈化效果佳。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種石墨烯空氣凈化材料，由以下重量份的原料制備而成：山茶油籽殘?jiān)炕?9-95份、茶皂素5-9份、石墨烯10-25份、茶多酚1-5份和去離子水200-500份。

優(yōu)選的，所述的石墨烯空氣凈化材料，由以下重量份的原料制備而成：山茶油籽殘?jiān)炕?3份、茶皂素7份、石墨烯20份、茶多酚3份和去離子水350份。

所述的山茶油籽殘?jiān)炕锏闹苽浞椒椋?/p>

（1）原料預(yù)處理

將提取山茶油后剩下的山茶油籽殘?jiān)鼤窀?，?jīng)粉碎，水或醇溶液洗滌1~8次后，烘干備用；

（2）炭化

將步驟（1）處理后的山茶油籽殘?jiān)湃胛⒉ǚ磻?yīng)器中，在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行微波炭化得到的山茶油籽殘?jiān)炕铮凰龅奈⒉ㄌ炕木唧w參數(shù)為：微波功率100w~2000w，炭化溫度為200℃~700℃，升溫速率為20℃~200℃/min，炭化時間為10~120min；惰性氣體流量為50ml/min~500ml/min。

一種制備如上所述的石墨烯空氣凈化材料的方法，包括以下步驟：

（1）將山茶油籽殘?jiān)炕锱c茶皂素混合均勻，放入氣氛爐中升溫進(jìn)行活化，再冷卻至室溫得到山茶油籽殘?jiān)钚蕴炕?，取出，自然冷卻至室溫，研細(xì)得到預(yù)處理粉；所述的活化具體參數(shù)為：升溫速率2℃～50℃/min，活化溫度600℃～1500℃，保護(hù)氣氛：氮?dú)饣驓鍤?，氣體流量50ml/min～200ml/min，活化時間為10~300min；

（2）將石墨烯置于去離子水中，超聲分散均勻，然后加入茶多酚，繼續(xù)超聲分散均勻，得到混合液；超聲分散的時間均為30～120min；

（3）將步驟（2）得到的混合液，均勻地噴灑在步驟（1）得到的預(yù)處理粉上，放入爐中在800℃-1500℃中，焙燒30～60min，再冷卻至室溫取出，即得石墨烯空氣凈化材料。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明提供的空氣凈化材料兼具過濾pm2.5和清除空氣中有害氣體的功能，

對pm2.5的過濾率高達(dá)99.2及以上，同時對空氣中的甲醛、苯有害氣體的凈化效率分別高達(dá)95.3%和92.7%及以上，有效的凈化了空氣，可顯著改善空氣環(huán)境；同時該空氣凈化材料的原材料來源廣泛，制備成本低，制備方法簡單，非常適合大批量生產(chǎn)及其應(yīng)用。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1

一種石墨烯空氣凈化材料，由以下重量份的原料制備而成：山茶油籽殘?jiān)炕?9份、茶皂素9份、石墨烯10份、茶多酚5份和去離子水200份。

山茶油籽殘?jiān)炕锏闹苽浞椒椋?/p>

（1）原料預(yù)處理

將提取山茶油后剩下的山茶油籽殘?jiān)鼤窀?，?jīng)粉碎，35wt%乙醇溶液洗滌4次后，烘干備用；

（2）炭化

將步驟（1）處理后的山茶油籽殘?jiān)湃胛⒉ǚ磻?yīng)器中，在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行微波炭化得到的山茶油籽殘?jiān)炕?；具體參數(shù)為：微波功率1000w，炭化溫度為350℃，升溫速率為20℃/min，炭化時間為20min；惰性氣體流量為50ml/min。

一種制備如上所述的石墨烯空氣凈化材料的方法，包括以下步驟：

（1）將山茶油籽殘?jiān)炕锱c茶皂素混合均勻，放入氣氛爐中升溫進(jìn)行活化，再冷卻至室溫得到山茶油籽殘?jiān)钚蕴炕?，取出，自然冷卻至室溫，研細(xì)得到預(yù)處理粉；所述的活化具體參數(shù)為：升溫速率2℃/min，活化溫度600℃，保護(hù)氣氛：氮?dú)?，氣體流量50ml/min，活化時間為30min；

（2）將石墨烯置于去離子水中，超聲分散均勻，然后加入茶多酚，繼續(xù)超聲分散均勻，得到混合液；超聲分散的時間均為50min；

（3）將步驟（2）得到的混合液，均勻地噴灑在步驟（1）得到的預(yù)處理粉上，放入爐中在800℃中，焙燒30min，再冷卻至室溫取出，即得石墨烯空氣凈化材料。

實(shí)施例2

一種石墨烯空氣凈化材料，由以下重量份的原料制備而成：山茶油籽殘?jiān)炕?5份、茶皂素5份、石墨烯25份、茶多酚1份和去離子水500份。

所述的山茶油籽殘?jiān)炕锏闹苽浞椒椋?/p>

（1）原料預(yù)處理

將提取山茶油后剩下的山茶油籽殘?jiān)鼤窀桑?jīng)粉碎，35wt%乙醇溶液洗滌6次后，烘干備用；

（2）炭化

將步驟（1）處理后的山茶油籽殘?jiān)湃胛⒉ǚ磻?yīng)器中，在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行微波炭化得到的山茶油籽殘?jiān)炕铮凰龅奈⒉ㄌ炕木唧w參數(shù)為：微波功率2000w，炭化溫度為200℃，升溫速率為200℃/min，炭化時間為30min；惰性氣體流量為100ml/min。

一種制備如上所述的石墨烯空氣凈化材料的方法，包括以下步驟：

（1）將山茶油籽殘?jiān)炕锱c茶皂素混合均勻，放入氣氛爐中升溫進(jìn)行活化，再冷卻至室溫得到山茶油籽殘?jiān)钚蕴炕?，取出，自然冷卻至室溫，研細(xì)得到預(yù)處理粉；所述的活化具體參數(shù)為：升溫速率10℃/min，活化溫度800℃，保護(hù)氣氛：氬氣，氣體流量600ml/min，活化時間為20min；

（2）將石墨烯置于去離子水中，超聲分散均勻，然后加入茶多酚，繼續(xù)超聲分散均勻，得到混合液；超聲分散的時間均為30min；

（3）將步驟（2）得到的混合液，均勻地噴灑在步驟（1）得到的預(yù)處理粉上，放入爐中在800℃中，焙燒60min，再冷卻至室溫取出，即得石墨烯空氣凈化材料。

實(shí)施例3

一種石墨烯空氣凈化材料，由以下重量份的原料制備而成：山茶油籽殘?jiān)炕?2份、茶皂素6份、石墨烯13份、茶多酚3份和去離子水400份。

所述的山茶油籽殘?jiān)炕锏闹苽浞椒椋?/p>

（1）原料預(yù)處理

將提取山茶油后剩下的山茶油籽殘?jiān)鼤窀?，?jīng)粉碎，60wt%乙醇醇溶液洗滌2次后，烘干備用；

（2）炭化

將步驟（1）處理后的山茶油籽殘?jiān)湃胛⒉ǚ磻?yīng)器中，在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行微波炭化得到的山茶油籽殘?jiān)炕?；所述的微波炭化的具體參數(shù)為：微波功率200w，炭化溫度為400℃，升溫速率為50℃/min，炭化時間為100min；惰性氣體流量為150ml/min。

一種制備如上所述的石墨烯空氣凈化材料的方法，包括以下步驟：

（1）將山茶油籽殘?jiān)炕锱c茶皂素混合均勻，放入氣氛爐中升溫進(jìn)行活化，再冷卻至室溫得到山茶油籽殘?jiān)钚蕴炕?，取出，自然冷卻至室溫，研細(xì)得到預(yù)處理粉；所述的活化具體參數(shù)為：升溫速率25℃/min，活化溫度1000℃，保護(hù)氣氛：氮?dú)?，氣體流量130ml/min，活化時間為80min；

（2）將石墨烯置于去離子水中，超聲分散均勻，然后加入茶多酚，繼續(xù)超聲分散均勻，得到混合液；超聲分散的時間均為100min；

（3）將步驟（2）得到的混合液，均勻地噴灑在步驟（1）得到的預(yù)處理粉上，放入爐中在1200℃中，焙燒40min，再冷卻至室溫取出，即得石墨烯空氣凈化材料。

實(shí)施例4

一種石墨烯空氣凈化材料，由以下重量份的原料制備而成：山茶油籽殘?jiān)炕?2份、茶皂素7份、石墨烯15份、茶多酚3份和去離子水330份。

所述的山茶油籽殘?jiān)炕锏闹苽浞椒椋?/p>

（1）原料預(yù)處理

將提取山茶油后剩下的山茶油籽殘?jiān)鼤窀?，?jīng)粉碎，50wt%乙醇溶液洗滌6次后，烘干備用；

（2）炭化

將步驟（1）處理后的山茶油籽殘?jiān)湃胛⒉ǚ磻?yīng)器中，在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行微波炭化得到的山茶油籽殘?jiān)炕?；所述的微波炭化的具體參數(shù)為：微波功率500w，炭化溫度為450℃，升溫速率為60℃/min，炭化時間為80min；惰性氣體流量為250ml/min。

一種制備如上所述的石墨烯空氣凈化材料的方法，包括以下步驟：

（1）將山茶油籽殘?jiān)炕锱c茶皂素混合均勻，放入氣氛爐中升溫進(jìn)行活化，再冷卻至室溫得到山茶油籽殘?jiān)钚蕴炕?，取出，自然冷卻至室溫，研細(xì)得到預(yù)處理粉；所述的活化具體參數(shù)為：升溫速率40℃/min，活化溫度900℃，保護(hù)氣氛：氮?dú)?，氣體流量130ml/min，活化時間為200min；

（2）將石墨烯置于去離子水中，超聲分散均勻，然后加入茶多酚，繼續(xù)超聲分散均勻，得到混合液；超聲分散的時間均為80min；

（3）將步驟（2）得到的混合液，均勻地噴灑在步驟（1）得到的預(yù)處理粉上，放入爐中在1500℃中，焙燒40min，再冷卻至室溫取出，即得石墨烯空氣凈化材料。

實(shí)施例5

一種石墨烯空氣凈化材料，由以下重量份的原料制備而成：山茶油籽殘?jiān)炕?3份、茶皂素7份、石墨烯20份、茶多酚3份和去離子水350份。

所述的山茶油籽殘?jiān)炕锏闹苽浞椒椋?/p>

（1）原料預(yù)處理

將提取山茶油后剩下的山茶油籽殘?jiān)鼤窀?，?jīng)粉碎，45wt%乙醇溶液洗滌5次后，烘干備用；

（2）炭化

將步驟（1）處理后的山茶油籽殘?jiān)湃胛⒉ǚ磻?yīng)器中，在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行微波炭化得到的山茶油籽殘?jiān)炕?；所述的微波炭化的具體參數(shù)為：微波功率800w，炭化溫度為600℃，升溫速率為90℃/min，炭化時間為100min；惰性氣體流量為300ml/min。

一種制備如上所述的石墨烯空氣凈化材料的方法，包括以下步驟：

（1）將山茶油籽殘?jiān)炕锱c茶皂素混合均勻，放入氣氛爐中升溫進(jìn)行活化，再冷卻至室溫得到山茶油籽殘?jiān)钚蕴炕?，取出，自然冷卻至室溫，研細(xì)得到預(yù)處理粉；所述的活化具體參數(shù)為：升溫速率35℃/min，活化溫度1200℃，保護(hù)氣氛：氮?dú)饣驓鍤猓瑲怏w流量100ml/min，活化時間為200min；

（2）將石墨烯置于去離子水中，超聲分散均勻，然后加入茶多酚，繼續(xù)超聲分散均勻，得到混合液；超聲分散的時間均為80min；

（3）將步驟（2）得到的混合液，均勻地噴灑在步驟（1）得到的預(yù)處理粉上，放入爐中在1450℃中，焙燒50min，再冷卻至室溫取出，即得石墨烯空氣凈化材料。

對實(shí)施例1-5所制備的空氣凈化材料進(jìn)行相關(guān)性能測試，將pm2.5為500的污染空氣以1米/秒的速度通過上述空氣凈化材料，其測試結(jié)果如下表所示：

由以上測試結(jié)果可知，本發(fā)明提供的空氣凈化材料對pm2.5的過濾率高達(dá)99.2及其以上，同時對空氣中的甲醛、苯有害氣體的凈化效率分別高達(dá)95.3%和92.7%及其以上，有效的凈化了空氣，可顯著改善空氣環(huán)境。該空氣凈化材料的透氣性好，具備凈化空氣的功能，非常適合大批量生產(chǎn)及其應(yīng)用。