CN107670495A - 一种石墨烯量子能材料及其制备方法 - Google Patents

一种石墨烯量子能材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种石墨烯量子能材料的制备方法，向石墨烯粉末中加入纳米氧化锌、纳米二氧化钛、量子能纳米远红外粉末，经高速搅拌均匀混合后，再加入稀土蓄光型发光材料，均匀混合后得到第一混合物；将第一混合物加入乳胶中，搅拌均匀混合后得到第二混合物，将第二混合物置入容器中；将预先发泡的带孔的石墨烯海绵放入容器中浸泡，并挤压石墨烯海绵，使第二混合物均匀涂覆在石墨烯海绵上直至吸收饱和；脱除石墨烯海绵表面残留的第二混合物、并烘干。该方法工艺简单、操作简便、生产效率高；该方法制得的石墨烯量子能材料能够高效的催化分解有机污染物和吸附无机污染物，其催化分解能力是活性炭的数百倍左右。

Description

一种石墨烯量子能材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种石墨烯量子能材料及其制备方法。
背景技术
近年来，随着工业化城市的不断发展、房地产开发、汽车尾气的大量排放等，造成雾霾天气大范围侵袭全国，空气质量问题已成为社会关注的焦点，同时PM2.5的污染问题也日渐突出。
人活动在雾霾天气中，会导致健康隐患；能见度低，导致交通事故等。目前我国企业的研究只在室内的空气治理上，对室外空气的研究治理存在许多技术难题。现有的处理雾霾空气的净化材料生产难度大、产量低、且净化效果较差。一般只能过滤空气中的污染物，对空气中的细菌、汽车尾气中的SO2、NO2及重金属无法起到有效的净化作用。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种石墨烯量子能材料的制备方法，该方法工艺简单、操作简便、生产效率高；该方法制得的石墨烯量子能材料能够高效的催化分解有机污染物和吸附无机污染物，其催化分解能力是活性炭的数百倍左右。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种石墨烯量子能材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）向石墨烯粉末中加入纳米氧化锌、纳米二氧化钛、量子能纳米远红外粉末，经高速搅拌均匀混合后，再加入稀土蓄光型发光材料，均匀混合后得到第一混合物；
（2）将所述第一混合物加入乳胶中，搅拌均匀混合后得到第二混合物，将所述第二混合物置入容器中；
（3）将预先发泡的带孔的石墨烯海绵放入所述容器中浸泡4-12小时，并挤压所述石墨烯海绵，使所述第二混合物均匀涂覆在所述石墨烯海绵上直至所述石墨烯海绵吸收饱和；
（4）脱除所述石墨烯海绵表面残余的所述第二混合物、并烘干，制得石墨烯量子能材料。
优选地，所述石墨烯粉末为5-10层的纳米氧化石墨烯，一立方米所述石墨烯量子能材料中所述石墨烯粉末的质量为2-6kg。
优选地，所述纳米氧化锌、所述纳米二氧化钛的粒径均为5-15纳米，一立方米所述石墨烯量子能材料中所述纳米氧化锌和所述纳米二氧化钛的质量总和为2-6kg，其中，所述纳米氧化锌与所述纳米二氧化钛的质量比为2:1。
优选地，所述量子能纳米远红外粉末由沸石经过1000℃或以上的高温煅烧后，将从中提取的精华能量素在量子能活化炉中经过48小时或以上的时间活化后制得。
更优选地，所述量子能纳米远红外粉末的粒径为800-1000目，一立方米所述石墨烯量子能材料中所述量子能纳米远红外粉末的质量为3-5kg。
优选地，所述稀土蓄光型发光材料的主体为CaAl2O4：Eu2+，Nd3+，一立方米所述石墨烯量子能材料中所述稀土蓄光型发光材料的质量为3-10kg。
优选地，所述乳胶为乙酸乙烯酯，一立方米所述石墨烯量子能材料中所述乳胶的质量为50-100kg。
优选地，将所述乳胶和所述第一混合物以100-450转/分钟的转速转动10-20分钟。
优选地，烘干时，用80-150℃的温度对所述石墨烯海绵烘烤6-24小时。
本发明的另一个目的是提供一种由上述制备方法制得的石墨烯量子能材料。该石墨烯量子能材料能够高效的催化分解有机污染物和吸附无机污染物，其催化分解能力是活性炭的数百倍左右。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明一种石墨烯量子能材料的制备方法，向石墨烯粉末中加入纳米氧化锌、纳米二氧化钛、量子能纳米远红外粉末，经高速搅拌均匀混合后，再加入稀土蓄光型发光材料，均匀混合后得到第一混合物；将第一混合物加入乳胶中，搅拌均匀混合后得到第二混合物，将第二混合物置入容器中；将预先发泡的带孔的石墨烯海绵放入容器中浸泡，并挤压石墨烯海绵，使第二混合物均匀涂覆在石墨烯海绵上直至吸收饱和；脱除石墨烯海绵表面残留的第二混合物、并烘干。该方法工艺简单、操作简便、生产效率高；该方法制得的石墨烯量子能材料能够高效的催化分解有机污染物和吸附无机污染物，其催化分解能力是活性炭的数百倍左右。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案作进一步的阐述。
上述一种石墨烯量子能材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）向石墨烯粉末中加入纳米氧化锌、纳米二氧化钛、量子能纳米远红外粉末，经高速搅拌均匀混合后，再加入稀土蓄光型发光材料，均匀混合后得到第一混合物；由于石墨烯粉末的表面积很大，但比重只有0.1g/cm3，因此，石墨烯粉末的分散成为制备方法中的难点；通过加入纳米氧化锌和纳米二氧化钛，纳米氧化锌和纳米二氧化钛起到分散剂的作用，使得石墨烯粉末的分散变得简单和方便，减少了分散混合时间，提高了生产加工效率；同时石墨烯又为纳米氧化锌和纳米二氧化钛提供催化所需的能量；量子能纳米远红外粉末又能散发远红外能量，有强大的吸附，灭菌，释放负氧离子功效；而稀土蓄光型发光材料则通过吸收光能为石墨烯粉末和量子能纳米远红外粉末进行储能并提供纳米氧化锌、纳米二氧化钛的催化能量，使石墨烯量子能材料具有持续的催化分解有机污染物的作用；
（2）将第一混合物加入乳胶中，搅拌均匀混合后得到第二混合物，将第二混合物置入容器中；在本实施例中，该乳胶为环保型乳胶，通过该乳胶对第一混合物均匀分散；
（3）将预先发泡的带孔的石墨烯海绵放入容器中浸泡4-12小时，并适当挤压该石墨烯海绵，使第二混合物均匀涂覆在该石墨烯海绵上直至石墨烯海绵吸收饱和；在本实施例中，该石墨烯海绵为具有一定孔径尺寸、主孔为五面体结构的由脉络丝连接的通透的石墨烯海绵；
（4）将该石墨烯海绵送入脱水机中脱除石墨烯海绵表面残余的第二混合物；
（5）将脱去表面残留的第二混合物的石墨烯海绵送入烘干机中进行烘干，烘干成需要的形状；烘干时，用80-150℃的温度对石墨烯海绵烘烤6-24小时，制成用于净化空气的石墨烯量子能材料。
该石墨烯粉末为5-10层的纳米氧化石墨烯，一立方米石墨烯量子能材料中石墨烯粉末的质量为2-6kg。
该纳米氧化锌、该纳米二氧化钛的粒径均为5-15纳米，一立方米石墨烯量子能材料中纳米氧化锌和纳米二氧化钛的质量总和为2-6kg。其中，纳米氧化锌与纳米二氧化钛的质量比为2:1。
该量子能纳米远红外粉末由沸石经过1000℃或以上的高温煅烧后，将从中提取的精华能量素在量子能活化炉中经过48小时或以上的时间活化后制得。在本实施例中，量子能纳米远红外粉末的粒径为800-1000目，一立方米石墨烯量子能材料中量子能纳米远红外粉末的质量为3-5kg。该量子能纳米远红外粉末具有独特的吸附性、催化性、离子交换性、热稳定性、高生物活性、抗毒性，能够吸收远红外光波并散发8-14um的远红外光波，释放负氧离子。
该稀土蓄光型发光材料的主体为CaAl2O4：Eu2+，Nd3+，一立方米石墨烯量子能材料中稀土蓄光型发光材料的质量为3-10kg。该稀土蓄光型发光材料受到光照后吸收能量而跃迁至激发态（非稳定态），在返回到基态的过程中，以光子的形式放出能量，为石墨烯粉未和量子能纳米远红外粉末提供能量，使纳米氧化锌和纳米二氧化钛能够保持长时间且高效的催化功能。该稀土蓄光型发光材料吸收太阳光或可见光30-120min，就能持续发光10-12小时。
该乳胶为白色的乙酸乙烯酯，一立方米石墨烯量子能材料中乳胶的质量为50-100kg。在步骤（2）中，将乳胶和第一混合物以100-450转/分钟的转速转动15分钟左右。
该制备方法工艺简单、操作简便、生产效率高；该制备方法制得的石墨烯量子能材料能够高效的催化分解有机污染物和吸附无机污染物，其催化分解能力是活性炭的数百倍左右。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种石墨烯量子能材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）向石墨烯粉末中加入纳米氧化锌、纳米二氧化钛、量子能纳米远红外粉末，经高速搅拌均匀混合后，再加入稀土蓄光型发光材料，均匀混合后得到第一混合物；
（2）将所述第一混合物加入乳胶中，搅拌均匀混合后得到第二混合物，将所述第二混合物置入容器中；
（3）将预先发泡的带孔的石墨烯海绵放入所述容器中浸泡4-12小时，并挤压所述石墨烯海绵，使所述第二混合物均匀涂覆在所述石墨烯海绵上直至所述石墨烯海绵吸收饱和；
（4）脱除所述石墨烯海绵表面残余的所述第二混合物、并烘干，制得石墨烯量子能材料。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯量子能材料的制备方法，其特征在于：所述石墨烯粉末为5-10层的纳米氧化石墨烯，一立方米所述石墨烯量子能材料中所述石墨烯粉末的质量为2-6kg。
3.根据权利要求1所述的一种石墨烯量子能材料的制备方法，其特征在于：所述纳米氧化锌、所述纳米二氧化钛的粒径均为5-15纳米，一立方米所述石墨烯量子能材料中所述纳米氧化锌和所述纳米二氧化钛的质量总和为2-6kg，其中，所述纳米氧化锌与所述纳米二氧化钛的质量比为2:1。
4.根据权利要求1所述的一种石墨烯量子能材料的制备方法，其特征在于：所述量子能纳米远红外粉末由沸石经过1000℃或以上的高温煅烧后，将从中提取的精华能量素在量子能活化炉中经过48小时或以上的时间活化后制得。
5.根据权利要求4所述的一种石墨烯量子能材料的制备方法，其特征在于：所述量子能纳米远红外粉末的粒径为800-1000目，一立方米所述石墨烯量子能材料中所述量子能纳米远红外粉末的质量为3-5kg。
6.根据权利要求1所述的一种石墨烯量子能材料的制备方法，其特征在于：所述稀土蓄光型发光材料的主体为CaAl2O4：Eu2+，Nd3+，一立方米所述石墨烯量子能材料中所述稀土蓄光型发光材料的质量为3-10kg。
7.根据权利要求1所述的一种石墨烯量子能材料的制备方法，其特征在于：所述乳胶为乙酸乙烯酯，一立方米所述石墨烯量子能材料中所述乳胶的质量为50-100kg。
8.根据权利要求1所述的一种石墨烯量子能材料的制备方法，其特征在于：将所述乳胶和所述第一混合物以100-450转/分钟的转速转动10-20分钟。
9.根据权利要求1所述的一种石墨烯量子能材料的制备方法，其特征在于：烘干时，用80-150℃的温度对所述石墨烯海绵烘烤6-24小时。
10.根据权利要求1-9中任一项所述制备方法制得的石墨烯量子能材料。
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