CN106914226A - 氧化石墨烯/生物酶纳米复合材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种防雾霾、降解甲醛的氧化石墨烯/生物酶纳米复合材料。制备方法如下：第一步，利用酸法制备生物酶，将制备的生物酶分散到去离子水中；第二步，制备多孔的海绵状三维氧化石墨烯；第三步，将多孔的海绵状三维氧化石墨烯浸入到上述生物酶溶液中，最后将负载生物酶的海绵状三维氧化石墨烯在50℃干燥箱中干燥，即可得到防雾霾、降解甲醛的氧化石墨烯/生物酶纳米复合材料。该纳米复合材料具有以下优点：有效的过滤PM2.5及其他粉尘颗粒、降解甲醛能力强、效果稳定持久等，可作为口罩、空气净化器、空调等滤材，也可用于污水处理滤材。

Description

氧化石墨烯/生物酶纳米复合材料的制备方法
技术领域
本发明属于功能材料技术领域，特别涉及一种防雾霾、降解甲醛纳米复合材料的制备方法。
背景技术
近年来，随着我国经济的迅速发展，人们的生存环境受到了严重的污染。 如北京、上海等一线城市频频出现雾霾天气，严重的危害着人们的身体健康。雾霾天气空气中的污染物成分复杂，有害健康的颗粒种类较多，尤其是PM2.5，其颗粒表面可负载大量的有害致癌物质，可引起各种疾病，对人体健康产生了极大的影响，甚至会危及到人的生命安全。与此同时，室内的空气也不尽人意，新房装修、家居的装饰物等时刻都在释放着甲醛，长期处在甲醛超标的环境中，也将影响人体健康。因此，在这种“内忧外患”的生活环境下，研发一种可有效的过滤PM2.5及其他粉尘颗粒、降解甲醛能力强、效果稳定持久、适用范围广、成本低廉的纳米复合材料已成为热点。
本技术发明具有以下功能和特点：（1）将氧化石墨烯与生物酶复合，使其复合材料具有大的比表面积，优越的吸附性能，可过滤雾霾空气中大量的粉尘颗粒；（2）该复合材料可持续降解甲醛，无毒无害、无二次污染、效果持久，对生活环境的改善起着决定性作用；（3）该复合材料应用范围广，可作为口罩、空气净化器、空调等滤材，也可用于污水处理滤材，并且具有一定的杀菌、除臭能力，是最具有开发前景的绿色环保材料之一。
发明内容
本发明的目的之一 提供一种防雾霾、降解甲醛纳米复合材料的制备方法。
本发明的目的之二 克服了传统材料防雾霾效果差、降解甲醛能力弱等困难。
本发明的目的之三 合成氧化石墨烯/生物酶纳米复合材料，该复合材料可有效的过滤PM2.5及其他粉尘颗粒、降解甲醛能力强、效果稳定持久等，可作为口罩、空气净化器、空调等滤材，也可用于污水处理滤材。
本发明采取以下技术方案：防雾霾、降解甲醛氧化石墨烯/生物酶纳米复合材料，其特征在于：所述的复合材料主要分以下几个步骤完成：第一步，利用酸法制备生物酶，将制备的生物酶分散到去离子水中；第二步，制备多孔的海绵状三维氧化石墨烯；第三步，将多孔的海绵状三维氧化石墨烯浸入到上述生物酶溶液中，最后将负载生物酶的海绵状三维氧化石墨烯在50 ℃干燥箱中干燥，即可得到防雾霾、降解甲醛的氧化石墨烯/生物酶纳米复合材料。
所述的防雾霾、降解甲醛氧化石墨烯/生物酶纳米复合材料，其特征是：所述的生物酶是利用酸法制备。
所述的防雾霾、降解甲醛氧化石墨烯/生物酶纳米复合材料，其特征是：所述的生物酶制备时所用的原料为大豆蛋白胨。
所述的防雾霾、降解甲醛氧化石墨烯/生物酶纳米复合材料，其特征是：所述的生物酶制备时所用的酸为醋酸、柠檬酸或甲酸。
所述的防雾霾、降解甲醛氧化石墨烯/生物酶纳米复合材料，其特征是：所述的生物酶制备时所用的溶剂为水。
所述的防雾霾、降解甲醛氧化石墨烯/生物酶纳米复合材料，其特征是：所述的氧化石墨烯制备方法为改性的 Hummers 法。
所述的防雾霾、降解甲醛氧化石墨烯/生物酶纳米复合材料，其特征是：所述的多孔海绵状三维氧化石墨烯制备方法为水热法。
本材料具有以下优点：可有效的过滤PM2.5及其他粉尘颗粒、降解甲醛能力强、效果稳定持久、适用范围广、成本低等。
附图说明
图1为氧化石墨烯的XRD谱图。
图2为氧化石墨烯的 扫描电镜照片。
具体实施方式
第一步
生物酶的制备：称取大豆蛋白胨10g溶于100ml去离子水中，搅拌12小时，将该溶液放置于油浴中，温度升至80-85℃，加入适量的醋酸、柠檬酸或甲酸，使得溶液的PH值为3~5，搅拌水解，水解时间为8小时，反应结束后，溶液冷却后，用过滤膜过滤，即得生物酶，放入棕色瓶中备用。
第二步
海绵状的三维氧化石墨烯的制备：
（1）利用改性的 Hummers 法合成氧化石墨烯。氧化过程分为两个阶段：首先是预氧化阶段，石墨(3 g)、H2SO4 (40 mL，98%)、K2S2O8 (2.5 g)和 P2O5 (2.5 g)依次加入烧杯中并搅拌，油浴迅速加热至 80 ℃保持 5 h；冷却至室温，缓慢倒入 500 mL 冰水稀释，再抽滤洗至中性，室温干燥 48 h，即得到了预氧化石墨。然后是氧化阶段，将预氧化石墨加入H2SO4 (120 mL，98%)中，冰水浴保持 0 ℃以下，缓慢加入KMnO4 (9 g)；混合体系升温至 35℃保持 2 h；降至室温，500 mL 冰水稀释，再逐滴加入H2O2 (15 mL，30%)，直至溶液颜色变为亮黄色。静置 48h 倒去上清液，对下层分别用去离子水，10% HCl 溶液和去离子水离心洗涤，最后装入透析袋中透析至中性，即得到了氧化石墨烯（XRD谱图及扫面电镜照片如图1、2所示）。
（2）取100ml上述氧化石墨烯溶液，倒入直径10cm，高3cm的反应皿中，加入0.3g抗坏血酸搅拌使其充分混合，然后将反应皿密闭。将密闭的反应皿置于75-100 ℃水热反应8-15h，反应皿中的氧化石墨烯可自组装为三维的海绵状结构，然后将其进行冷冻干燥，即可得到多孔的海绵状三维氧化石墨烯。
第三步
将第二步中的多孔海绵状三维氧化石墨烯浸入到第一步中的生物酶溶液中12-15小时，最后将负载生物酶的海绵状的三维氧化石墨烯在50 ℃干燥箱中干燥，即可得到防雾霾、降解甲醛的氧化石墨烯/生物酶纳米复合材料。

Claims (1)

1.防雾霾、降解甲醛氧化石墨烯/生物酶纳米复合材料，其特征在于：所述的复合材料主要分以下几个步骤完成：第一步，利用酸法制备生物酶，将制备的生物酶分散到去离子水中；第二步，制备多孔的海绵状三维氧化石墨烯；第三步，将多孔的海绵状三维氧化石墨烯浸入到上述生物酶溶液中，最后将负载生物酶的海绵状三维氧化石墨烯在50 ℃干燥箱中干燥，即可得到防雾霾、降解甲醛的氧化石墨烯/生物酶纳米复合材料。
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