CN209333351U - 一种附着有石墨烯催化剂的芯材 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种附着有石墨烯催化剂的芯材，包括两层织物层，在两层织物层之间还设有纤维层，纤维层附着有石墨烯催化剂，织物层与纤维层之间采用针刺技术复合固定，织物层的内表面附着有纳米银层，纤维层由石墨烯催化剂改性的多孔碳纤维编织而成。本实用新型不仅可以有效过滤空气中的粉尘颗粒，还可以吸附降解空气中的有害气体，并且具有良好杀菌抑菌效果和防水透气性能，具有广泛的应用前景。

Description

一种附着有石墨烯催化剂的芯材

技术领域

本实用新型涉及气体中颗粒物过滤技术领域，具体设计一种附着有石墨烯催化剂的芯材。

背景技术

随着经济的发展，人们生存的环境受到了严重的污染。特别是近几年国内开始大范围出现雾霾天气。雾霾天气空气中的污染物成分非常复杂。有害健康的主要是直径颗粒小于10um的气溶胶粒子，最近尤其是直径小于2.5um的颗粒，即PM2.5。对于这些PM2.5，对人体危害特别大，因为这些颗粒的表面上会负载有大量的有害致癌物质，且由于这些颗粒非常小，可以很容易进入肺泡，进而进入血液中，因此危害极大。

作为防雾霾口罩以及空气过滤器中的核心部件，空气滤片结构由于没有统一的参数指标，其结构通常过于简单，绝大多数都是使用单一的无纺布、纱布、塑料网布等材质进行多层叠合制备制成，其织孔或网孔都较大，只能阻挡一些大颗粒悬浮物和烟尘，对于PM2.5的阻挡效果比较有限，且对于易于通过空气等媒介传播的传染性病菌和病毒也难以起到很好的隔离过滤效果。市场上虽然也出现了许多新型的防霾口罩，这些口罩不是通过增加厚度，就是增加层数或掺入其它物质来实现相应的功能。但实际使用效果非常差，有许多专家已对市场口罩做了测试，目前来说还没有非常有效的口罩。

石墨烯具有较大的比表面积、优异的机械强度，与有机污染物之间可以产生非常强的络合反应，从而对有机污染物有很强的吸附能力，同时其对重金属离子、固体颗粒、以及细菌，微生物等污染物也有极强的吸附或抑制作用，可将其作为滤片的组成部分，来制备可有效过滤PM2.5同时可杀菌消毒的过滤组件。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种附着有石墨烯催化剂的芯材，该芯材不仅可以有效过滤空气中的粉尘颗粒，还可以吸附降解空气中的有害气体，并且具有良好的防水透气效果，具有广泛的应用前景。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案提供了一种附着有石墨烯催化剂的芯材，包括两层织物层，在两层织物层之间还设有纤维层，纤维层附着有石墨烯催化剂，织物层与纤维层之间采用针刺技术复合固定。

优选地，在所述织物层的内表面附着有纳米银层。

优选地，所述织物层为针织布面料。

优选地，所述纤维层由石墨烯催化剂改性的多孔碳纤维编织而成。

优选地，在所述其中一层织物层的外表面上还设有防水透气膜，防水透气膜上均匀设有防水透气孔，织物层与防水透气膜之间通过点胶粘结固定。

优选地，在所述防水透气膜外表面设置有装饰层。

优选地，所述装饰层为印花图案、刺绣图案或亮片中的一种或多种。

本实用新型的优点和有益效果在于：

1、本实用新型不仅可以有效滤过花粉、灰尘、PM2.5等粉尘颗粒，还可以吸附降解空气中的有毒有害气体，同时对细菌和微生物具有良好的抑制作用。

2、本实用新型芯材较薄，具有良好的透气性，可以用于制作防雾霾口罩或衣服，同时还能通过层叠方式累加其效果来作为空气过滤器的滤芯。

3、本实用新型结构简单、实用性强，是一种结构合理、成本低且过滤效果好的理想空气过滤耗材。

附图说明

图1是芯材剖视图；

图2是芯材俯视图。

附图标记说明：

1、织物层；2、纤维层；3、防水透气膜；4、防水透气孔；5、装饰层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如图1所示，包括两层织物层1，在两层织物层1之间还设有纤维层2，纤维层2附着有石墨烯催化剂，织物层1与纤维层2之间采用针刺技术复合固定。在所述其中一层织物层1的外表面上还设有防水透气膜3，防水透气膜3上均匀设有防水透气孔4，织物层1与防水透气膜3之间通过点胶粘结固定。在所述防水透气膜3外表面设置有装饰层5。

如图2所示，所述装饰层5为印花图案、刺绣图案或亮片中的一种或多种。

本实施例中优选的方式为，在所述织物层的内表面附着有纳米银层。

本实施例中优选的方式为，所述织物层为针织布面料。

本实施例中优选的方式为，所述纤维层由石墨烯催化剂改性的多孔碳纤维编织而成。

本实施例中优选的方式为，所述石墨烯催化剂为石墨烯改性的纳米二氧化钛、石墨烯改性的纳米氧化亚铜中的一种或两中。

本实用新型芯材工作原理：该芯材表面的防水透气膜可以阻挡水分子的进入，同时气体分子可以从防水透气孔自由进出，保证了芯材具有良好的防水透气效果；织物层内表面附着有纳米银层，使芯材具有良好的杀菌抑菌效果；纤维层由石墨烯催化剂改性的多孔碳纤维编织而成，纤维层对空气中的有毒有害气体具有吸附降解的作用。

多孔碳纤维层加工制作工艺：

S1：配置纤维浆液，将石墨烯催化剂粉体、纳米二氧化硅粉体与N,N-二甲基甲酰胺混合，超声30min至悬浮均匀，加入聚丙烯腈，90℃冷凝回流，得纤维浆液，石墨烯催化剂粉体、纳米二氧化硅粉体与N,N-二甲基甲酰胺重量比为1∶2～3∶4～6；

S2：纺纱，采用内径为1～2mm纺丝针将纤维浆液抽入到50cm³的注射器中，采用静电纺丝装置制备聚丙烯腈纤维，静电纺丝装置的供电电压为15～18KV，针尖到收集器的距离为20cm，注射泵的速度为3～5mL/h，收集器转速为600～700rpm，得碳纤维初样；

S3：碳纤维预氧化，将步骤S2中的碳纤维初样在80～100℃热风干燥2h，在N₂保护下，将碳纤维初样以10℃/min升温至700℃，保温1h，将碳纤维初样以10℃/min升温至1000～1100℃后处理1h，氮气进料速度为200cm³/h，得碳纤维；

S4：碳纤维孔化处理，将步骤S3处理后的碳纤维浸渍在氢氟酸中24h，以除去二氧化硅；再用蒸馏水洗涤数次，在100～110℃的温度下干燥；再在KOH溶液中活化超过2h，在N₂保护下，将碳纤维以20℃/min升温至700℃，保温3h，然后冷却至室温；用蒸馏水洗涤样品以除去残留的钾，并在100～110℃的温度下干燥，得石墨烯催化剂改性的多孔碳纤维；

S5：编织碳纤维层，将石墨烯催化剂改性的多孔碳纤维编织成碳纤维层。

织物层表面附着纳米银层工艺：将纳米银粉末配置成纳米银浆，将纳米银浆喷涂、刮涂、刷涂或丝网印刷的方式附着于织物层的表面上，并烘干。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种附着有石墨烯催化剂的芯材，其特征在于，包括两层织物层，在两层织物层之间还设有纤维层，纤维层附着有石墨烯催化剂，织物层与纤维层之间采用针刺技术复合固定。

2.如权利要求1所述的一种附着有石墨烯催化剂的芯材，其特征在于：在所述织物层的内表面附着有纳米银层。

3.如权利要求2所述的一种附着有石墨烯催化剂的芯材，其特征在于：所述织物层为针织布面料。

4.如权利要求3所述的一种附着有石墨烯催化剂的芯材，其特征在于：所述纤维层由石墨烯催化剂改性的多孔碳纤维编织而成。

5.如权利要求4所述的一种附着有石墨烯催化剂的芯材，其特征在于：在所述其中一层织物层的外表面上还设有防水透气膜，防水透气膜上均匀设有防水透气孔，织物层与防水透气膜之间通过点胶粘结固定。

6.如权利要求5所述的一种附着有石墨烯催化剂的芯材，其特征在于：在所述防水透气膜外表面设置有装饰层。

7.如权利要求6所述的一种附着有石墨烯催化剂的芯材，其特征在于：所述装饰层为印花图案、刺绣图案或亮片中的一种或多种。