：0.01% - 0.9% (即0.01%彡氧化石墨烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)< 0.9% )時(shí)， 采用噴涂或浸漬的方法在透氣載體的表面形成氧化石墨烯層。當(dāng)氧化石墨烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為： 0. 9%-5% (即0. 9%彡氧化石墨烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)彡5% )時(shí)，采用刮涂或絲網(wǎng)印刷或刷涂等 方法在透氣載體的表面形成氧化石墨烯層。
[0034] 步驟3,將步驟2的所得的有氧化石墨烯層的透氣載體進(jìn)行干燥。
[0035] 對(duì)于上述濾芯A的制備方法，以下通過具體實(shí)施例進(jìn)行說明：
[0036] 實(shí)施例1
[0037] 步驟1，稱取2mg氧化石墨，并分散在98mg水中，超聲分散形成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的 氧化石墨稀凝膠；
[0038] 步驟2,將無紡布依次用乙醇、水清洗干凈并烘干。在透氣載體（本實(shí)施例中的透 氣載體為無紡布）1上，用刮涂的方法，將氧化石墨烯凝膠涂覆在透氣載體1上。
[0039] 步驟3,烘干即可得到厚度為IOOnm的氧化石墨稀層2 ;
[0040] 步驟4,將透氣層3 (本實(shí)施例中的透氣層為無紡布），貼合在氧化石墨烯層2上， 通過超聲波壓合的方法將透氣載體1、氧化石墨烯層2及透氣層3,進(jìn)行邊線壓合，成為一 體。
[0041] 實(shí)施例2
[0042] 制備方法基本同實(shí)施例1，不同之處是：氧化石墨烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%，采用絲 網(wǎng)印刷的方法，在透氣載體（本實(shí)施例中的透氣載體為紗布）1上形成厚度為Inm的氧化石 墨稀膜。
[0043] 實(shí)施例3
[0044] 制備方法基本同實(shí)施例1，不同之處是：氧化石墨烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%，采用刷涂 的方法，在透氣載體（本實(shí)施例中的透氣載體為無紡布）1得到厚度為500um的氧化石墨稀 膜。
[0045] 實(shí)施例4
[0046] 制備方法基本同實(shí)施例1，不同之處是：氧化石墨烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 1%，采用浸 漬的方法，在透氣載體（本實(shí)施例中的透氣載體為無紡布）1上得到了厚度為20nm的氧化 石墨烯膜。
[0047] 實(shí)施例5
[0048] 制備方法基本同實(shí)施例4,不同之處是：氧化石墨烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 5%，在透氣 載體（本實(shí)施例中的透氣載體為紗布）1上得到厚度為300nm的氧化石墨烯膜。
[0049] 實(shí)施例6
[0050] 制備方法基本同實(shí)施例4,不同之處是：采用噴涂的方法，在透氣載體（本實(shí)施例 中的透氣載體為濾紙）1上得到了厚度為2nm的氧化石墨烯膜。
[0051] 實(shí)施例7
[0052] 制備方法基本同實(shí)施例6,不同之處是：氧化石墨烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 01%，得到厚 度為Inm的氧化石墨稀膜。
[0053] 實(shí)施例8
[0054] 制備方法基本同實(shí)施例6,不同之處是：氧化石墨烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 06%，得到厚 度為70nm的氧化石墨稀膜。
[0055] 上述的濾芯A，對(duì)于微米級(jí)別的顆粒，氧化石墨烯層能夠非常有效的將其濾除掉， 并且氧化石墨烯層能牢固地結(jié)合在透氣載體上而不脫落。其原因在于：如圖2所示，為氧 化石墨烯與石墨烯片的結(jié)構(gòu)比較圖，很明顯，氧化石墨烯片上具有大量的含氧官能團(tuán)如羧 基（-COOH)、羥基（-OH)等，而石墨烯片僅僅是由碳骨架組成。本發(fā)明中由于氧化石墨烯具 有大量的含氧官能團(tuán)如羧基、羥基等，這些官能團(tuán)具有非常大用處：第一，這些官能團(tuán)可以 提供有效的吸附點(diǎn)或攔截點(diǎn)，即這些官能團(tuán)可以用來吸附微顆粒，同時(shí)還可以攔截這些微 顆粒；第二，這些官能團(tuán)可以和透氣載體上的官能力牢牢地結(jié)合，從而使氧化石墨烯層可以 牢固的結(jié)合在透氣載體上，防止脫落，造成污染；第三，這些官能團(tuán)可以有效的將氧化石墨 烯片層撐開（關(guān)于這一點(diǎn)，可以從下面對(duì)圖4的說明中得到驗(yàn)證），在起到過濾作用的同 時(shí)，可以增加呼吸的順暢度。所有這些優(yōu)點(diǎn)都是石墨烯所不具有的。關(guān)于氧化石墨烯的石 墨烯的官能團(tuán)問題，也可以從兩者的紅外光譜圖中得到驗(yàn)證，如圖3所示，從圖3中可以看 出：氧化石墨烯紅外譜具有很多峰谷，而這些峰谷對(duì)應(yīng)著不同的官能團(tuán)如3440對(duì)應(yīng)羥基， 1725, 1625對(duì)應(yīng)這羧基，等等。而石墨烯紅外譜中只有碳骨架震動(dòng)產(chǎn)生的峰，沒有其他含氧 官能團(tuán)的峰。
[0056] 另外，申請(qǐng)對(duì)氧化石墨烯和石墨烯的X射線衍射譜進(jìn)行研宄（如圖4所示），很明 顯，氧化石墨條的峰位在10. 8°左右，對(duì)應(yīng)的氧化石墨條層間距在0. 8nm左右，而石墨條的 峰位在25. 6°，對(duì)應(yīng)的石墨稀層間距在0. 35nm左右，因此，由氧化石墨稀形成的膜具有更 好的透氣性。氧化石墨烯上具有的大量官能團(tuán)導(dǎo)致了層間距離的增加。同時(shí)這些官能團(tuán)還 可以起到吸附攔截微粒的作用；同時(shí)，通過這些官能團(tuán)與透氣載體的強(qiáng)力結(jié)合作用，還可以 起到對(duì)氧化石墨烯膜的強(qiáng)化固定作用。另外，得益于這些官能團(tuán)，才使得氧化石墨烯可以均 勻的成膜。而以上提到的所有這些都是石墨烯所不具有的。
[0057] 如圖5所述，本發(fā)明的口罩B，包括耳掛部4,還包括上述實(shí)施例1一8任意一種方 式所制得的濾芯，耳掛部4的兩端與濾芯A的透氣載體和/或透氣層連接。耳掛部4與透 氣載體和/或透氣層的連接方式可以是超聲波壓合，縫合以及粘結(jié)等。
[0058] 為了比較該口罩B的過濾效果，申請(qǐng)人購買了較為常用品牌的防霾口罩，包括 DOCTOR MASK 口罩、3M 口罩、伊藤真品口罩，同時(shí)還按照專利號(hào)為CN203152561U的專利制備 了納米石墨烯口罩，分別對(duì)這些口罩和本發(fā)明的口罩進(jìn)行了測試。測試環(huán)境為：儀器周圍為 2. 8升空氣中所含直徑大于0. 5微米以上的顆粒。測試結(jié)果見下表：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種濾芯，包括透氣載體，其特征在于：所述透氣載體的至少一個(gè)表面上設(shè)置有氧 化石墨稀層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的濾芯，其特征在于：氧化石墨烯層的厚度為Inm - 500um。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的濾芯，其特征在于：還包括透氣層，該透氣層與透氣載體連接 后，氧化石墨烯層位于透氣層和透氣載體之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的濾芯，其特征在于：所述透氣層與透氣載體通過超聲波壓合 成為一體。
5. -種如權(quán)利要求1至4任意一項(xiàng)所述制備濾芯的方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1，將氧化石墨在溶劑中分散，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為〇. 01% - 5%的氧化石墨烯溶液或氧化 石墨稀凝膠； 步驟2,將步驟1的氧化石墨烯溶液或氧化石墨烯凝膠通過噴涂、浸漬、刮涂、絲網(wǎng)印刷 或刷涂的方式附著于透氣載體的表面，在透氣載體的表面形成氧化石墨烯層； 步驟3,將步驟2的附著有氧化石墨烯層的透氣載體進(jìn)行干燥。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述制備濾芯的方法，其特征在于，當(dāng)氧化石墨烯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為： 0. 01% - 0. 9%時(shí)，采用噴涂或浸漬的方法在透氣載體的表面形成氧化石墨烯層。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述制備濾芯的方法，其特征在于，當(dāng)?shù)难趸┵|(zhì)量分?jǐn)?shù)為： 0.9% - 5%時(shí)，采用刮涂或絲網(wǎng)印刷或刷涂等方法在透氣載體的表面形成氧化石墨烯層。
8. -種如權(quán)利要求1-4所述的濾芯的應(yīng)用，其特征在于，該濾芯作為空氣過濾層應(yīng)用 于口罩、空調(diào)過濾器、空氣凈化器。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種濾芯，包括透氣載體，所述透氣載體的至少一個(gè)表面上設(shè)置有氧化石墨烯層。本發(fā)明的濾芯具有過濾效果好并且濾層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不會(huì)發(fā)生脫落。制備濾芯的方法包括以下步驟：步驟1，將氧化石墨在溶劑中分散，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01％—5％的氧化石墨烯溶液或氧化石墨烯凝膠；步驟2，將步驟1的氧化石墨烯溶液或氧化石墨烯凝膠通過噴涂、浸漬、刮涂、絲網(wǎng)印刷或刷涂的方式附著于透氣載體的表面，在透氣載體的表面形成氧化石墨烯層；步驟3，將步驟2的附著有氧化石墨烯層的透氣載體進(jìn)行干燥。該濾芯作為空氣過濾層應(yīng)用于口罩、空調(diào)過濾器、空氣凈化器。
【IPC分類】B01D46-00, A62B23-00
【公開號(hào)】CN104606802
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510034032
【發(fā)明人】孫立濤, 畢恒昌, 萬樹
【申請(qǐng)人】東南大學(xué)
【公開日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2015年1月22日