[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

摘要

本发明提供了一种用于空气净化的复合纳米材料，所述复合纳米材料由占复合材料15～55wt％的氧化石墨烯、30～50wt％的碳纳米颗粒、5～10wt％纳米TiO2以及1～3wt％纳米银颗粒组成，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；本发明材料利用纳米层间结构和纳米颗粒尺寸所产生的纳米尺寸效应，使空气净化材料兼具有吸附和氧化净化、杀菌功能；氧化石墨烯和碳纳米颗粒二者相结合，丰富了材料的孔道结构和表面官能团性质，不仅对甲醛，对其它如：苯、甲苯、氨类等有机污染物也体现出良好的吸附选择性。

主权项

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。