CN113578043A - 一种石墨烯复合结构的气体吸附包 - Google Patents

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Abstract

一种石墨烯复合结构的气体吸附包，涉及到家居空气净化以及除菌。公开一种石墨烯复合结构的气体吸附包，包括带有透气孔的外壳以及内置于外壳内的吸附材料，所述吸附材料包括三维石墨烯颗粒，所述三维石墨烯多孔颗粒间的填充有活性纳米颗粒。所述基于石墨烯的吸附包，以三维石墨烯颗粒为多孔框架，框架空隙填充纳米粒子，可以扩大吸附包吸附对象的范围，且结合物理吸附与化学吸附的优点，吸附量大，可有效延长吸附包的使用时间，且成本低，适用于家居应用。

Description

一种石墨烯复合结构的气体吸附包
技术领域
本发明涉及家居净化除菌产品，特别是涉及一种基于石墨烯复合结构的吸附包。
背景技术
近年来，空气污染和水污染已经威胁到人们的生存环境，日益影响着人们健康以及经济和社会的可持续发展。由于生产生活的现代化，人们大约有70％～90％的时间在室内生产生活，同时伴随着生活水平的提高，人们对室内空气环境的要求越来越高。从类别上来看，影响室内空气的污染物可以分为两类：一类是悬浮固体颗粒污染物(如尘埃、微生物、烟雾、花粉、宠物毛发等)，颗粒污染物的粒径大小不同对人体的危害也不同，粒径小于10nm的颗粒物会沉积在肺部，其中以PM2.5的危害最大，其停留时间长、传输距离长，当人体将其吸入后能直接进入到支气管、肺泡等器官中，对人体造成不可逆的伤害。另一类是气体污染物(如甲醛、二氧化硫、甲苯等挥发性有机物)，例如：甲苯、甲醛等挥发性有机物质一般是在室内装修时挥发出来，从而使得室内空气污染严重，容易引发呼吸道疾病、造成生理机能的障碍、刺激眼鼻等粘膜组织进而产生患病等危害。
在现有的吸附材料中，活性炭具有丰富的孔隙结构、较大的比表面积，具备优异的吸附能力，因此目前的商业产品中多采用竹炭等活性炭类材料吸附空气中的有害气体，从而净化空气并且保持空气的清新。但由于活性炭在使用过程中，常会过量的吸附污染气体，转换成其他物质并附着活性炭表面，使得活性炭吸附饱和进而失效，因此探索一种吸附量更高、比表面积更大以及具有更加发达孔隙结构的材料是刻不容缓的。
石墨烯是由碳原子sp2杂化形成具有单原子层厚的二维蜂窝状的晶体结构，本专利在二维石墨烯材料的基础上，通过自组装与烧结，制备出具有更高吸附量、更高比表面积以及更加发达孔隙结构的三维石墨烯多孔颗粒。
发明内容
本发明的目的在于结合物理吸附与化学吸附的优点，提出一种吸附量大，可有效延长吸附包的使用寿命、成本低、适用于家居应用的一种石墨烯复合结构的气体吸附包。
本发明所述石墨烯复合结构的气体吸附包，包括透气外壳以及内置于外壳内的吸附材料，所述吸附材料以三维石墨烯多孔颗粒为多孔框架，在三维石墨烯多孔颗粒的孔隙内填充有纳米颗粒。
所述透气外壳为透气性的无纺布袋或带有透气孔的塑料笼体。
所述三维石墨烯多孔颗粒的比表面积大于2000m2/g。
所述三维石墨烯多孔颗粒的等效粒径为100um～400um。
所述纳米颗粒为金属或金属氧化物纳米颗粒，包括Ag纳米颗粒、ZnO纳米颗粒、TiO2纳米颗粒以及Fe2O3纳米颗粒等。
所述纳米颗粒为纳米生物吸附剂，包括纳米壳聚糖颗粒等。
本发明还可在透气外壳外设塑胶密封袋。
本发明创新性的使用以比表面积更高三维石墨烯多孔颗粒为多孔框架，比以往二维石墨烯片的比表面积更高，并且其三维结构可以负载更多的纳米粒子，因而具有更高的吸附性和功能性，进而提高了使用寿命并降低了使用成本。当纳米粒子为光催化纳米颗粒如二氧化钛颗粒时，在光照下吸附包可以进行物理吸附甲醛，也可将甲醛进行光催化分解为无害的二氧化碳和水，而在没有光照条件下时，三维石墨烯多孔颗粒的也可以进行物理吸附功能，扩大吸附包吸附对象的范围和缩小吸附包使用条件限制的范围。纳米壳聚糖颗粒具有很好的生物相容性和生物活性且无毒易降解，壳聚糖所含的氨基可与甲醛进行反应，并形成化学吸附，提高了吸附甲醛的位点。而且银纳米颗粒与纳米壳聚糖颗粒都具有抑菌的作用，可以更好的抑制细菌与真菌在吸附包中的生存。
附图说明
图1为本发明所述吸附颗粒的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、特征和优点更加的清晰，以下结合附图及实施例，对本发明的具体实施方式做出更为详细的说明，在下面的描述中，阐述很多具体的细节以便于充分的理解本发明，但是本发明能够以很多不同于描述的其他方式来实施。因此，本发明不受以下公开的具体实施的限制。
一种石墨烯复合结构的气体吸附包，包括带有透气性的外壳以及内置于外壳内的吸附颗粒，如图1所示，所述吸附颗粒包括三维石墨烯多孔颗粒1，所述三维石墨烯多孔颗粒1的孔隙内填充有纳米粒子2。
所述外壳为透气性的无纺布袋或者带有透气孔的塑料笼体。
所述三维石墨烯多孔颗粒的比表面积2100m2/g。
所述三维石墨烯多孔颗粒的孔径为相对规则的六边形。
所述纳米粒子为金属或者金属氧化物纳米粒子，包括Ag纳米颗粒、ZnO纳米颗粒、TiO2纳米颗粒以及Fe2O3纳米颗粒。
所述纳米粒子为纳米磁性生物吸附剂，包括纳米磁性环糊精壳聚糖。
其中，所述吸附包外还设有塑胶密封袋，吸附包使用前密封保存，使用时拆除塑胶密封袋。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种石墨烯复合结构的气体吸附包，其特征在于包括透气外壳以及内置于外壳内的吸附材料，所述吸附材料以三维石墨烯多孔颗粒为多孔框架，在三维石墨烯多孔颗粒的孔隙内填充有纳米颗粒。
2.如权利要求1所述一种石墨烯复合结构的气体吸附包，其特征在于所述透气外壳为透气性的无纺布袋或带有透气孔的塑料笼体。
3.如权利要求1所述一种石墨烯复合结构的气体吸附包，其特征在于所述三维石墨烯多孔颗粒的比表面积大于2000m2/g。
4.如权利要求1所述一种石墨烯复合结构的气体吸附包，其特征在于所述三维石墨烯多孔颗粒的等效粒径为100um～400um。
5.如权利要求1所述一种石墨烯复合结构的气体吸附包，其特征在于所述纳米颗粒为金属或金属氧化物纳米颗粒，包括Ag纳米颗粒、ZnO纳米颗粒、TiO2纳米颗粒以及Fe2O3纳米颗粒。
6.如权利要求1所述一种石墨烯复合结构的气体吸附包，其特征在于所述纳米颗粒为纳米生物吸附剂，包括纳米壳聚糖颗粒。
7.如权利要求1所述一种石墨烯复合结构的气体吸附包，其特征在于所述透气外壳外设塑胶密封袋。
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