[发明专利]一种用于空气净化的复合纳米材料及其制备方法

权利要求书

1.一种用于空气净化的复合纳米材料，其特征在于，所述复合纳米材料由占复合材料15～55wt％的氧化石墨烯纳米片、30～50wt％的碳纳米颗粒、5～10wt％纳米TiO₂以及1～3wt％纳米银颗粒组成，其中，组成复合材料各组分的质量百分含量之和为100％；所述碳纳米颗粒、纳米TiO₂以及纳米银颗粒负载在氧化石墨烯纳米片的表面，所述纳米片的厚度为4～12nm，银纳米颗粒的粒径为20～50nm，材料比表面积为700～900m²/g，孔容为0.3～0.5cm³/g；

其中，所述复合纳米材料的制备方法包括如下步骤：

(1)氧化石墨烯纳米片的制备：在0℃冰浴下，将0.015～0.072g石墨粉分散到20～25mL浓硫酸中，搅拌下加入KMnO₄，所加KMnO₄的质量是石墨粉的3～4倍，搅拌30～60分钟，温度上升至30～35℃，加入40～50mL 去离子水，搅拌20～30分钟，加入10～15mL 质量浓度30％的H₂O₂，搅拌5～20分钟，经过离心分离，用质量浓度5％的HCl溶液、去离子水和丙酮反复洗涤后得到氧化石墨纳米片；然后将得到的氧化石墨纳米片置于250mL烧瓶中，加入150mL的溶剂，将烧瓶置于120Hz的超声清洗机中超声1h，除去溶剂，即得到氧化石墨烯纳米片；

(2)氧化石墨烯纳米片/碳纳米颗粒的制备：将15～25g碳源和二茂铁加入到50～80mL无水乙醇/水的混合溶剂中，形成均一稳定的溶液，然后将10～20g步骤(1)的氧化石墨烯纳米片加入到上述溶液中，并于室温下搅拌1～2h，形成均一稳定的混合液备用，然后将所形成的混合液倒入到反应釜，并将反应釜置于均相反应器中进行热处理，所述热处理条件为：温度160～200℃，时间为12～24小时；之后将产物洗涤、干燥，并于惰性气氛下，400～500℃焙烧4～12小时，得氧化石墨烯纳米片/碳纳米颗粒材料；

(3)氧化石墨烯纳米片/碳纳米颗粒/纳米TiO₂/Ag纳米颗粒的制备：首先将0.2～2gAgNO₃溶解于20～30mL无水乙醇中，得到透明AgNO₃乙醇溶液,然后向制备的AgNO₃乙醇溶液中加入乙酸乙酯、1.5g～4g钛酸四丁酯、冰乙酸，搅拌8-12min，得到混合均匀的混合液；之后向上述制备的混合液中加入步骤(2)制备的氧化石墨烯纳米片/碳纳米颗粒材料5～15g，搅拌30～60min，然后放入聚四氟乙烯衬底的反应釜中，在120℃～160℃下反应12～24h，得到固体产物；最后固体产物洗涤、干燥、焙烧即得所述复合纳米材料。

2.根据权利要求1所述的复合纳米材料，其特征在于，所述碳源为葡萄糖、蔗糖、酚醛树脂和间苯二酚的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的复合纳米材料，其特征在于，步骤(1)中所述溶剂为乙醇、甲醇、异丙醇或四氢呋喃中的一种或多种。

4.根据权利要求2所述的复合纳米材料，其特征在于，所述步骤(2)中二茂铁的浓度为0.001～0.005mo1/L，所述惰性气氛为氩气。

5.根据权利要求2所述的复合纳米材料，其特征在于，所述步骤(3)中洗涤为无水乙醇洗涤、干燥是在80～100℃下干燥12～24h、焙烧是在500～600℃下焙烧2～4h。

6.一种权利要求1所述复合纳米材料在空气净化中的应用，其特征在于，所述复合纳米材料用于除去空气中的甲醛以及抑制和杀灭各种细菌。