CN109621898A - 一种石墨烯口罩滤芯的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种PM2.5口罩滤芯的制备方法。主要步骤为：首先采用Hummers法制备氧化石墨烯，然后制备羧基化石墨烯，之后将一定量的PVA、PET等粘合剂加入到不同浓度的羧基化石墨烯水溶液中，水浴搅拌30min。采用静电纺丝法将所得的粘稠的溶液在无纺布上纺丝，制备石墨烯膜，用做石墨烯口罩滤芯。本石墨烯口罩滤芯具有较高的过滤效率和孔隙率，柔软且易于安装。
Description
技术领域
本发明涉及一种石墨烯口罩滤芯，属于健康防护技术领域。
背景技术
随着我国经济的高速发展，人类赖以生存的环境受到了严重污染，尤其是近几年出现的雾霾天气严重影响了人类的健康。雾霾天气中细小颗粒物，尤其是粒径≤2.5μm（PM2.5）的颗粒物携带大量有毒有害有机物和重金属，此类颗粒物在空气中停留时间长，输送距离远，对人类的危害极大。雾霾天气最有效的个人防护就是佩戴口罩，而传统的防雾霾口罩只能拦截空气中粒径较大的颗粒物，难以起到防护作用，现有的PM2.5口罩在保证过滤效率的同时，通气性差，气体阻力大，无法长时间佩戴。
石墨烯是一种由碳原子组成的六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。其具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景。石墨烯作为一种纳米材料具有优良的吸附和脱附各种原子和分子的性能。石墨烯口罩的大比表面积让气体在里面迂回地走，同时吸附大气中存在的颗粒物，使其长时间使用而不失效，最长可以达到200个小时。因此，以石墨烯制备口罩滤芯具有广阔的应用前景。
发明内容
本发明提出了一种石墨烯口罩滤芯的制作方法。
具体是通过以下技术方案来实现的：
1.一种石墨烯口罩滤芯的制备方法，其特征在于步骤如下。
首先对石墨烯进行氧化：具体实现方法为：在浓硫酸中加入一定量的鳞片石墨和硝酸钠的混合物，再分次加入高锰酸钾，升温，搅拌，加入一定量的去离子水，继续搅拌，再加入适量双氧水，过滤，洗涤，干燥，制得氧化石墨烯。
氧化石墨烯的羧基化：将氧化石墨烯均匀分散于水中，并加入一定量的氢氧化钠和一氯乙酸，然后通过过滤，蒸发，干燥，得到羧基化石墨烯。
石墨烯口罩滤芯的制备方法：将羧基化石墨烯均匀分散到一定量的水中，制备不同浓度的溶液，取一定量的PVA或PET等粘合剂加入到羧基化石墨烯水溶液中，并加热至一定温度搅拌20-40min，采用静电纺丝法将粘稠的溶液在一定的工作电压下，在无纺布上纺丝，制得石墨烯膜，用做石墨烯口罩滤芯。
进一步，所述的将羧基化石墨烯均匀分散到一定量的水中后羧基化石墨烯的分散浓度为0-0.5mg/mL。
进一步，所述的羧基化石墨烯中加入的PVA或PET等粘合剂的量已实现其充分拉丝为准。
进一步，所述的静电纺丝的工作电压为10-20kV，静电纺丝工作时间为1-6h，喷射距离为10-30cm。
进一步，所述的石墨烯口罩滤芯中石墨烯膜的孔隙率可达到70-95%，纤维直径可达到0.04-2μm，过滤效率可达到99.21-99.95%。
附图说明
附图1 是采用本发明制得的石墨烯口罩滤芯的扫描电镜图。由图可以看出通过该方法制备的石墨烯口罩滤芯拉丝比较均匀，孔隙率较大，因此具有较好的吸附效果。
Claims (6)
1.一种石墨烯口罩滤芯的制备方法，其特征在于步骤如下：
石墨烯的氧化：在浓硫酸中加入一定量的鳞片石墨和硝酸钠的混合物，再分次加入高锰酸钾，升温，搅拌，加入一定量的去离子水，继续搅拌，再加入适量双氧水，过滤，洗涤，干燥，制得氧化石墨烯。
2.氧化石墨烯的羧基化：将氧化石墨烯超声分散于水中，并加入一定量的氢氧化钠和一氯乙酸，超声，然后通过过滤，蒸发，干燥，得到羧基化石墨烯。
3.（3）石墨烯口罩滤芯的制备方法：将羧基化石墨烯均匀分散到一定量的水中，制备不同浓度的溶液，取一定量的PVA或PET等粘合剂加入到羧基化石墨烯水溶液中，并加热至一定温度搅拌20-40min，采用静电纺丝的方法将溶液在无纺布上纺丝，制得石墨烯膜，并最终用做石墨烯口罩滤芯。
4.根据权利要求1所述的一种石墨烯口罩滤芯的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中羧基化石墨烯的分散浓度为0-0.5mg/mL，羧基化石墨烯中加入一定量的PVA或PET等粘合剂。
5.根据权利要求1所述的一种石墨烯口罩滤芯的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中静电纺丝的工作电压为10-20kV，静电纺丝工作时间为1-6h，喷射距离为10-30cm。
6.根据权利要求1所述的一种石墨烯口罩滤芯的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中石墨烯膜的孔隙率为70-95%，纤维直径为0.04-2μm，过滤效率为99.21-99.95%。
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20190416 |
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