CN101439281A - 谷氨酸改性膨胀石墨的制备方法及在甲醛气体吸附的用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及改性膨胀石墨的制备及其应用领域，特指谷氨酸改性膨胀石墨的制备方法，其特征在于将一定量的以天然鳞片石墨为原料制备的可膨胀石墨在一定温度下，浸泡在一定浓度的谷氨酸溶液中，经水洗、烘干、膨化，制得改性膨胀石墨。其中可膨胀石墨和谷氨酸质量比为1∶0.1～1∶0.4，浸泡温度为40℃，浸泡时间为1.5h，将其应用于室内对甲醛气体的吸附。经过谷氨酸改性后，膨胀石墨增加了表面活性位，负载了丰富的官能团，同时膨胀石墨的微孔壁腐蚀坍塌，亚微米结构的大中孔数量增加及改性剂溶液对微孔表面的刻蚀作用，增强了膨胀石墨对甲醛的吸附能力，可用于室内空气的净化。
Description
技术领域
本发明涉及谷氨酸改性膨胀石墨的制备及其应用领域，特指一种改性膨胀石墨的制备方法及其在甲醛气体处理方面的用途。
背景技术
膨胀石墨作为高导电材料、发热材料、密封材料、吸附材料、催化剂等，广泛应用于食品、医药、电力、化工、冶金、机械、环保等领域。甲醛(formaldehyde)是一种原生毒物，对人体健康的影响主要是刺激眼部和呼吸道粘膜，产生变态反应，出现免疫功能异常，造成肝、肺损伤，影响中枢神经系统，还可损伤细胞内的遗传物质。室内甲醛的释放期为3～15年，由于甲醛合成物具有较强的粘合性，能够加强板材的硬度及防虫、防腐功能，所以甲醛仍被广泛应用于各种建筑装饰材料之中。人的一生大部分时间在室内度过，室内环境的好坏直接影响人们的身体健康，因此研究净化空气中的有害气体具有极其重要的现实意义。目前对甲醛的治理方法主要有化学反应法、生物分解法和吸附法。吸附法具有脱附效率高、脱除速度快、富集功能强、不易造成二次污染等优点，成为近年来治理甲醛的主要方法。作为吸附材料，碳质材料具有丰富的孔结构和高的比表面积。如常见的活性炭材料，比表面积高达100～200m2/g，广泛用于水的脱色、除臭、除味等领域，但由于其孔径较小(几个nm)，通透性较差，不适合流动介质的吸附。近年来研究较热的吸附材料是膨胀石墨，其特有的大中孔结构为多分子层吸附乃至孔内发生凝聚提供了可能。陈志刚、孙力学等人首次以氨水为改性剂对膨胀石墨进行改性处理用于甲醛气体的吸附，但以谷氨酸为改性剂对膨胀石墨进行改性处理并应用于甲醛气体的吸附尚未见公开报道。
发明内容
本发明将以天然鳞片石墨所制得的可膨胀石墨用谷氨酸进行表面改性。通过优化可膨胀石墨与谷氨酸的比例使膨胀石墨表面负载含氮官能团。
本发明具体工艺过程是：将可膨胀石墨于40℃下浸泡在0.1～1.0mol/L的谷氨酸溶液中，1.5h后水洗、烘干、膨化，得到改性膨胀石墨。其中可膨胀石墨和谷氨酸的质量比为1：0.1～1：0.4。将所制得的改性膨胀石墨用于对甲醛气体的吸附。
本发明制备出的改性膨胀石墨是经过谷氨酸浸渍的膨胀石墨，谷氨酸的加入增大了膨胀石墨表面的活性，使吸附质在孔内发生多分子层吸附乃至发生凝聚。
甲醛含有羰基极性基团，为极性吸附质，而膨胀石墨为表面非极性的非极性吸附剂，对极性吸附质的吸附能力较低，谷氨酸改性后的膨胀石墨在膨胀石墨表面引入了含氮官能团。
本发明的优点在于：经过谷氨酸溶液改性后的膨胀石墨提高了孔容，增加了表面活性，表面负载了丰富的官能团，因此提高了对甲醛的吸附能力，可用于室内空气的净化。
附图说明
图1谷氨酸改性前后膨胀石墨孔结构的SEM照片
图2活性炭、谷氨酸改性前后膨胀石墨对甲醛的最大吸附量
具体实施方式
实施例1：将一定量的以天然鳞片石墨为原料制备的可膨胀石墨在一定温度下，浸泡在0.1mol/L的谷氨酸溶液中，经水洗、烘干、膨化，制得改性膨胀石墨。其中可膨胀石墨和谷氨酸的质量比为1：0.1，浸泡温度为40℃，浸泡时间为1.5h。将制得的改性膨胀石墨在室温下对甲醛气体进行静态吸附试验，最大吸附量可达310mg/g。
实施例2：按照实施例1中所述的制备方法，将膨胀石墨浸泡在1.0mol/L的谷氨酸溶液中，将膨胀石墨和谷氨酸的质量比改为1：0.3，浸泡温度为40℃，浸泡时间为1.5h。将制得的改性膨胀石墨在室温下对甲醛气体进行静态吸附试验，最大吸附量可达596mg/g。
实施例3：按照实施例1中所述的制备方法，将膨胀石墨和谷氨酸的质量比改为1：0.4，浸泡温度为40℃，浸泡时间为1.5h。将制得的改性膨胀石墨在室温下对甲醛气体进行静态吸附试验，最大吸附量可达532mg/g。
对比例：活性炭、谷氨酸改性前后膨胀石墨对甲醛的最大吸附量见附图2。
Claims (2)
1.谷氨酸改性膨胀石墨的制备方法，其特征在于将可膨胀石墨于40℃下浸泡在0.1～1.0mol/L的谷氨酸溶液中，1.5h后水洗、烘干、膨化，得到改性膨胀石墨，其中可膨胀石墨和谷氨酸的质量比为1：0.1～1：0.4。
2.如权利要求1所述制备方法制备得到的谷氨酸改性膨胀石墨在甲醛气体处理方面的用途，其特征在于用制备的改性膨胀石墨对甲醛进行吸附。
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Cited By (5)
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| CN107456948A (zh) * | 2017-09-22 | 2017-12-12 | 圣盟（廊坊）新材料研究院有限公司 | 一种空气净化用石墨烯复合活性炭的制备方法 |
| CN107649099A (zh) * | 2017-11-15 | 2018-02-02 | 马卡信息科技（上海）有限公司 | 一种新型空气净化用石墨烯除甲醛活性炭的制备方法 |
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| CN108721957A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-11-02 | 南通强生石墨烯科技有限公司 | 一种石墨烯基材质的高效过滤、抗菌抑菌水质处理器 |
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2008
- 2008-12-12 CN CNA2008102437099A patent/CN101439281A/zh active Pending
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