本发明涉及一种石墨烯复合活性炭及其制备方法，具体地，涉及一种功能性石墨烯复合活性炭及其制备方法。
背景技术：
石墨烯是从石墨中剥离出来的单层碳原子材料，由碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构，它是人类已知的厚度最薄、质地最坚硬、导电性最好的材料。石墨烯具有优异的力学、光学和电学性质，结构非常稳定，迄今为止研究者尚未发现石墨烯中有碳原子缺失的情况，碳原子之间的链接非常柔韧，比钻石还坚硬，强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍，如果用石墨烯制成包装袋，它将能承受大约两吨重的物品，几乎完全透明，却极为致密，不透水、不透气，即使原子尺寸最小的氦气也无法通过，导电性能好，石墨烯中电子的运动速度达到了光速的1/300，导电性超过了任何传统的导电材料，化学性质类似石墨表面，可以吸附和脱附各种原子和分子，还有抵御强酸强碱的能力。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种复合石墨烯复合活性炭及其制备方法，制备的石墨烯复合活性炭具有优异的除甲醛、除异味等功能，可以广泛应用在家庭客厅、厨房、卫生间及公共场所，有效去除装修材料、家具、油烟等含有的甲醛、苯、丙烯醛等有毒有害物质，保护人们身体健康。
为了达到上述目的，本发明提供了一种功能性石墨烯复合活性炭，其中，所述的石墨烯复合活性炭的原料按质量百分比计包含：活性炭89％～99％、石墨烯原料0.1％～10％、表面活性剂0.1％～1％、添加剂0.1％～5％。
上述的功能性石墨烯复合活性炭，其中，所述的石墨烯原料包含石墨烯或氧化石墨烯，石墨烯或氧化石墨烯是采用包含机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法的方法制备的任意一种。
上述的功能性石墨烯复合活性炭，其中，所述的活性炭包含煤质活性炭、椰壳活性炭、木质活性炭、果壳活性炭中的任意一种或多种。
上述的功能性石墨烯复合活性炭，其中，所述的表面活性剂包含聚乙烯醇、聚乙二醇、木质素磺酸钠、聚乙烯吡络烷酮(pvp)、十二烷基吡咯烷酮、十二烷基磺酸钠、二甲基甲酰胺(dmf)中的任意一种或多种。
上述的功能性石墨烯复合活性炭，其中，所述的添加剂包含二乙烯三胺、六偏磷酸钠、赖氨酸、硝酸铁、硫酸亚铁、碱式碳酸铜中的任意一种或多种。
本发明还提供了上述的功能性石墨烯复合活性炭的制备方法，其中，所述的方法包含：步骤1，按比例称取各原料；步骤2，制备改性石墨烯分散水溶液，浓度优选为1～10mg/ml；步骤3，颗粒活性炭加入到步骤2制备的石墨烯溶液中，再将添加剂加入溶液中，搅拌，升温，反应完成后再次升温，烘干，得到功能性石墨烯复合活性炭。
上述的功能性石墨烯复合活性炭的制备方法，其中，所述的步骤2包含：步骤2.1，将包含石墨烯或氧化石墨烯的石墨烯原料加入到去离子水中，常温超声处理20～40min；步骤2.2，将表面活性剂添加到溶液中，搅拌10～20min，再常温超声处理20～40min，得到改性石墨烯分散水溶液。
上述的功能性石墨烯复合活性炭的制备方法，其中，所述的步骤2.1中，石墨烯原料加入到去离子水中，其质量浓度为0.1％～10％。
上述的功能性石墨烯复合活性炭的制备方法，其中，所述的步骤3中，颗粒活性炭加入到石墨烯溶液中，活性炭与石墨烯溶液质量比为1∶(1～3)。
上述的功能性石墨烯复合活性炭的制备方法，其中，所述的步骤3中，将添加剂加入到溶液中，然后通过搅拌机搅拌30～60min，升温至50℃～80℃，反应1～3h，完成后再次升温至80℃～120℃烘干。
本发明提供的功能性石墨烯复合活性炭及其制备方法具有以下优点：
本发明是基于石墨烯功能基础上，将其与改性活性炭复合，制备出具有除甲醛、除异味的石墨烯复合活性炭，其具有优异的除甲醛、除异味功能，可以广泛应用在家庭客厅、厨房、卫生间及公共场所，有效去除装修材料、家具、油烟等含有的甲醛、苯、丙烯醛等有毒有害物质，保护人们身体健康。
本方法制备的功能性石墨烯复合活性炭，工艺简单易操作，成本低廉，经济效益高，适合大规模工业化生产。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式作进一步地说明。
本发明提供的功能性石墨烯复合活性炭，该石墨烯复合活性炭的原料按质量百分比计包含：活性炭89％～99％、石墨烯原料0.1％～10％、表面活性剂0.1％～1％、添加剂0.1％～5％。
石墨烯原料包含石墨烯或氧化石墨烯，石墨烯或氧化石墨烯是采用包含机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法的方法制备的任意一种。
活性炭包含煤质活性炭、椰壳活性炭、木质活性炭、果壳活性炭中的任意一种或多种。
表面活性剂包含聚乙烯醇、聚乙二醇、木质素磺酸钠、聚乙烯吡络烷酮(pvp)、十二烷基吡咯烷酮、十二烷基磺酸钠、二甲基甲酰胺(dmf)中的任意一种或多种。
添加剂包含二乙烯三胺、六偏磷酸钠、赖氨酸、硝酸铁、硫酸亚铁、碱式碳酸铜中的任意一种或多种。
本发明还提供了该功能性石墨烯复合活性炭的制备方法，其包含：步骤1，按比例称取各原料；步骤2，制备改性石墨烯分散水溶液，浓度优选为1～10mg/ml；步骤3，颗粒活性炭加入到步骤2制备的石墨烯溶液中，再将添加剂加入溶液中，搅拌，升温，反应完成后再次升温，烘干，得到功能性石墨烯复合活性炭。
步骤2包含：步骤2.1，将包含石墨烯或氧化石墨烯的石墨烯原料加入到去离子水中，常温超声处理20～40min；步骤2.2，将表面活性剂添加到溶液中，搅拌10～20min，再常温超声处理20～40min，得到改性石墨烯分散水溶液。
步骤2.1中，石墨烯原料加入到去离子水中，其质量浓度为0.1％～10％。
步骤3中，颗粒活性炭加入到石墨烯溶液中，活性炭与石墨烯溶液质量比为1∶(1～3)。
步骤3中，将添加剂加入到溶液中，然后通过搅拌机搅拌30～60min，升温至50℃～80℃，反应1～3h，完成后再次升温至80℃～120℃烘干。
下面结合实施例对本发明提供的功能性石墨烯复合活性炭及其制备方法做更进一步描述。
实施例1
一种功能性石墨烯复合活性炭，其原料按质量百分比计包含：活性炭95.9％、石墨烯原料0.1％、表面活性剂1％、添加剂3％。
石墨烯原料包含石墨烯或氧化石墨烯，石墨烯或氧化石墨烯是采用机械剥离法制备的。
活性炭包含煤质活性炭。表面活性剂包含聚乙烯醇、聚乙二醇。添加剂包含二乙烯三胺。
本实施例还提供了该功能性石墨烯复合活性炭的制备方法，其包含：
步骤1，按比例称取各原料。
步骤2，制备改性石墨烯分散水溶液，浓度优选为lmg/ml。
步骤2包含：步骤2.1，将包含石墨烯或氧化石墨烯的石墨烯原料加入到去离子水中，溶液质量浓度为0.1％，常温超声处理20min；步骤2.2，将表面活性剂添加到溶液中，搅拌10min，再常温超声处理20min，得到改性石墨烯分散水溶液。
步骤3，颗粒活性炭加入到步骤2制备的石墨烯溶液中，活性炭与石墨烯溶液质量比为1∶1，再将添加剂加入溶液中，通过搅拌机搅拌30min，升温至50℃，反应1h，完成后再次升温至80℃烘干，得到功能性石墨烯复合活性炭。
实施例2
一种功能性石墨烯复合活性炭，其原料按质量百分比计包含：活性炭99％、石墨烯原料0.8％、表面活性剂0.1％、添加剂0.1％。
石墨烯原料包含石墨烯或氧化石墨烯，石墨烯或氧化石墨烯是采用化学气相沉积法制备的。
活性炭包含椰壳活性炭。表面活性剂包含木质素磺酸钠。添加剂包含六偏磷酸钠。
本实施例还提供了该功能性石墨烯复合活性炭的制备方法，其包含：
步骤1，按比例称取各原料。
步骤2，制备改性石墨烯分散水溶液，浓度优选为3mg/ml。
步骤2包含：步骤2.1，将包含石墨烯或氧化石墨烯的石墨烯原料加入到去离子水中，溶液质量浓度为3％，常温超声处理25min；步骤2.2，将表面活性剂添加到溶液中，搅拌12min，再常温超声处理25min，得到改性石墨烯分散水溶液。
步骤3，颗粒活性炭加入到步骤2制备的石墨烯溶液中，活性炭与石墨烯溶液质量比为1∶1.5，再将添加剂加入溶液中，通过搅拌机搅拌38min，升温至56℃，反应1.5h，完成后再次升温至90℃烘干，得到功能性石墨烯复合活性炭。
实施例3
一种功能性石墨烯复合活性炭，其原料按质量百分比计包含：活性炭89.5％、石墨烯原料5％、表面活性剂0.5％、添加剂5％。
石墨烯原料包含石墨烯或氧化石墨烯，石墨烯或氧化石墨烯是采用氧化还原法的方法制备的。
活性炭包含木质活性炭。表面活性剂包含聚乙烯吡络烷酮(pvp)。添加剂包含赖氨酸。
本实施例还提供了该功能性石墨烯复合活性炭的制备方法，其包含：
步骤1，按比例称取各原料。
步骤2，制备改性石墨烯分散水溶液，浓度优选为5mg/ml。
步骤2包含：步骤2.1，将包含石墨烯或氧化石墨烯的石墨烯原料加入到去离子水中，溶液质量浓度为5％，常温超声处理30min；步骤2.2，将表面活性剂添加到溶液中，搅拌15min，再常温超声处理30min，得到改性石墨烯分散水溶液。
步骤3，颗粒活性炭加入到步骤2制备的石墨烯溶液中，活性炭与石墨烯溶液质量比为1∶2，再将添加剂加入溶液中，通过搅拌机搅拌45min，升温至65℃，反应2h，完成后再次升温至100℃烘干，得到功能性石墨烯复合活性炭。
实施例4
一种功能性石墨烯复合活性炭，其原料按质量百分比计包含：活性炭90.2％、石墨烯原料8％、表面活性剂0.8％、添加剂1％。
石墨烯原料包含石墨烯或氧化石墨烯，石墨烯或氧化石墨烯是采用机械剥离法或化学气相沉积法制备的。
活性炭包含果壳活性炭。表面活性剂包含十二烷基吡咯烷酮和十二烷基磺酸钠。添加剂包含硝酸铁或硫酸亚铁。
本实施例还提供了该功能性石墨烯复合活性炭的制备方法，其包含：
步骤1，按比例称取各原料。
步骤2，制备改性石墨烯分散水溶液，浓度优选为8mg/ml。
步骤2包含：步骤2.1，将包含石墨烯或氧化石墨烯的石墨烯原料加入到去离子水中，溶液质量浓度为8％，常温超声处理35min；步骤2.2，将表面活性剂添加到溶液中，搅拌18min，再常温超声处理35min，得到改性石墨烯分散水溶液。
步骤3，颗粒活性炭加入到步骤2制备的石墨烯溶液中，活性炭与石墨烯溶液质量比为1∶2.5，再将添加剂加入溶液中，通过搅拌机搅拌50min，升温至72℃，反应2.5h，完成后再次升温至110℃烘干，得到功能性石墨烯复合活性炭。
实施例5
一种功能性石墨烯复合活性炭，其原料按质量百分比计包含：活性炭89％、石墨烯原料10％、表面活性剂0.3％、添加剂0.7％。
石墨烯原料包含石墨烯或氧化石墨烯，石墨烯或氧化石墨烯是采用化学气相沉积法或氧化还原法制备的。
活性炭包含煤质活性炭和果壳活性炭。表面活性剂包含二甲基甲酰胺(dmf)。添加剂包含碱式碳酸铜。
本实施例还提供了该功能性石墨烯复合活性炭的制备方法，其包含：
步骤1，按比例称取各原料。
步骤2，制备改性石墨烯分散水溶液，浓度优选为10mg/ml。
步骤2包含：步骤2.1，将包含石墨烯或氧化石墨烯的石墨烯原料加入到去离子水中，溶液质量浓度为10％，常温超声处理40min；步骤2.2，将表面活性剂添加到溶液中，搅拌20min，再常温超声处理40min，得到改性石墨烯分散水溶液。
步骤3，颗粒活性炭加入到步骤2制备的石墨烯溶液中，活性炭与石墨烯溶液质量比为1∶3，再将添加剂加入溶液中，通过搅拌机搅拌60min，升温至80℃，反应3h，完成后再次升温至120℃烘干，得到功能性石墨烯复合活性炭。
本发明提供的功能性石墨烯复合活性炭及其制备方法，在制备功能性石墨烯复合活性炭中，优先制备石墨烯分散液，旨在利用石墨烯溶液制备和分散体系，以及活性炭生产制备体系生产一种功能性石墨烯复合活性炭，该石墨烯复合活性炭具有优异的除甲醛、除异味等功能，可以广泛应用在家庭客厅、厨房、卫生间及公共场所，有效去除装修材料、家具、油烟等含有的甲醛、苯、丙烯醛等有毒有害物质，保护人们身体健康。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。