：0.01% - 0.9% (即0.01%彡氧化石墨烯的质量分数< 0.9% )时， 采用喷涂或浸渍的方法在透气载体的表面形成氧化石墨烯层。当氧化石墨烯质量分数为： 0. 9%-5% (即0. 9%彡氧化石墨烯的质量分数彡5% )时，采用刮涂或丝网印刷或刷涂等 方法在透气载体的表面形成氧化石墨烯层。
[0034] 步骤3,将步骤2的所得的有氧化石墨烯层的透气载体进行干燥。
[0035] 对于上述滤芯A的制备方法，以下通过具体实施例进行说明：
[0036] 实施例1
[0037] 步骤1，称取2mg氧化石墨，并分散在98mg水中，超声分散形成质量分数为2%的 氧化石墨稀凝胶；
[0038] 步骤2,将无纺布依次用乙醇、水清洗干净并烘干。在透气载体（本实施例中的透 气载体为无纺布）1上，用刮涂的方法，将氧化石墨烯凝胶涂覆在透气载体1上。
[0039] 步骤3,烘干即可得到厚度为IOOnm的氧化石墨稀层2 ;
[0040] 步骤4,将透气层3 (本实施例中的透气层为无纺布），贴合在氧化石墨烯层2上， 通过超声波压合的方法将透气载体1、氧化石墨烯层2及透气层3,进行边线压合，成为一 体。
[0041] 实施例2
[0042] 制备方法基本同实施例1，不同之处是：氧化石墨烯的质量分数为0.9%，采用丝 网印刷的方法，在透气载体（本实施例中的透气载体为纱布）1上形成厚度为Inm的氧化石 墨稀膜。
[0043] 实施例3
[0044] 制备方法基本同实施例1，不同之处是：氧化石墨烯的质量分数为5%，采用刷涂 的方法，在透气载体（本实施例中的透气载体为无纺布）1得到厚度为500um的氧化石墨稀 膜。
[0045] 实施例4
[0046] 制备方法基本同实施例1，不同之处是：氧化石墨烯的质量分数为0. 1%，采用浸 渍的方法，在透气载体（本实施例中的透气载体为无纺布）1上得到了厚度为20nm的氧化 石墨烯膜。
[0047] 实施例5
[0048] 制备方法基本同实施例4,不同之处是：氧化石墨烯的质量分数为0. 5%，在透气 载体（本实施例中的透气载体为纱布）1上得到厚度为300nm的氧化石墨烯膜。
[0049] 实施例6
[0050] 制备方法基本同实施例4,不同之处是：采用喷涂的方法，在透气载体（本实施例 中的透气载体为滤纸）1上得到了厚度为2nm的氧化石墨烯膜。
[0051] 实施例7
[0052] 制备方法基本同实施例6,不同之处是：氧化石墨烯的质量分数为0. 01%，得到厚 度为Inm的氧化石墨稀膜。
[0053] 实施例8
[0054] 制备方法基本同实施例6,不同之处是：氧化石墨烯的质量分数为0. 06%，得到厚 度为70nm的氧化石墨稀膜。
[0055] 上述的滤芯A，对于微米级别的颗粒，氧化石墨烯层能够非常有效的将其滤除掉， 并且氧化石墨烯层能牢固地结合在透气载体上而不脱落。其原因在于：如图2所示，为氧 化石墨烯与石墨烯片的结构比较图，很明显，氧化石墨烯片上具有大量的含氧官能团如羧 基（-COOH)、羟基（-OH)等，而石墨烯片仅仅是由碳骨架组成。本发明中由于氧化石墨烯具 有大量的含氧官能团如羧基、羟基等，这些官能团具有非常大用处：第一，这些官能团可以 提供有效的吸附点或拦截点，即这些官能团可以用来吸附微颗粒，同时还可以拦截这些微 颗粒；第二，这些官能团可以和透气载体上的官能力牢牢地结合，从而使氧化石墨烯层可以 牢固的结合在透气载体上，防止脱落，造成污染；第三，这些官能团可以有效的将氧化石墨 烯片层撑开（关于这一点，可以从下面对图4的说明中得到验证），在起到过滤作用的同 时，可以增加呼吸的顺畅度。所有这些优点都是石墨烯所不具有的。关于氧化石墨烯的石 墨烯的官能团问题，也可以从两者的红外光谱图中得到验证，如图3所示，从图3中可以看 出：氧化石墨烯红外谱具有很多峰谷，而这些峰谷对应着不同的官能团如3440对应羟基， 1725, 1625对应这羧基，等等。而石墨烯红外谱中只有碳骨架震动产生的峰，没有其他含氧 官能团的峰。
[0056] 另外，申请对氧化石墨烯和石墨烯的X射线衍射谱进行研宄（如图4所示），很明 显，氧化石墨條的峰位在10. 8°左右，对应的氧化石墨條层间距在0. 8nm左右，而石墨條的 峰位在25. 6°，对应的石墨稀层间距在0. 35nm左右，因此，由氧化石墨稀形成的膜具有更 好的透气性。氧化石墨烯上具有的大量官能团导致了层间距离的增加。同时这些官能团还 可以起到吸附拦截微粒的作用；同时，通过这些官能团与透气载体的强力结合作用，还可以 起到对氧化石墨烯膜的强化固定作用。另外，得益于这些官能团，才使得氧化石墨烯可以均 匀的成膜。而以上提到的所有这些都是石墨烯所不具有的。
[0057] 如图5所述，本发明的口罩B，包括耳挂部4,还包括上述实施例1一8任意一种方 式所制得的滤芯，耳挂部4的两端与滤芯A的透气载体和/或透气层连接。耳挂部4与透 气载体和/或透气层的连接方式可以是超声波压合，缝合以及粘结等。
[0058] 为了比较该口罩B的过滤效果，申请人购买了较为常用品牌的防霾口罩，包括 DOCTOR MASK 口罩、3M 口罩、伊藤真品口罩，同时还按照专利号为CN203152561U的专利制备 了纳米石墨烯口罩，分别对这些口罩和本发明的口罩进行了测试。测试环境为：仪器周围为 2. 8升空气中所含直径大于0. 5微米以上的颗粒。测试结果见下表：
【主权项】
1. 一种滤芯，包括透气载体，其特征在于：所述透气载体的至少一个表面上设置有氧 化石墨稀层。
2. 根据权利要求1所述的滤芯，其特征在于：氧化石墨烯层的厚度为Inm - 500um。
3. 根据权利要求1所述的滤芯，其特征在于：还包括透气层，该透气层与透气载体连接 后，氧化石墨烯层位于透气层和透气载体之间。
4. 根据权利要求3所述的滤芯，其特征在于：所述透气层与透气载体通过超声波压合 成为一体。
5. -种如权利要求1至4任意一项所述制备滤芯的方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1，将氧化石墨在溶剂中分散，得到质量分数为〇. 01% - 5%的氧化石墨烯溶液或氧化 石墨稀凝胶； 步骤2,将步骤1的氧化石墨烯溶液或氧化石墨烯凝胶通过喷涂、浸渍、刮涂、丝网印刷 或刷涂的方式附着于透气载体的表面，在透气载体的表面形成氧化石墨烯层； 步骤3,将步骤2的附着有氧化石墨烯层的透气载体进行干燥。
6. 根据权利要求5所述制备滤芯的方法，其特征在于，当氧化石墨烯的质量分数为： 0. 01% - 0. 9%时，采用喷涂或浸渍的方法在透气载体的表面形成氧化石墨烯层。
7. 根据权利要求5所述制备滤芯的方法，其特征在于，当的氧化石墨烯质量分数为： 0.9% - 5%时，采用刮涂或丝网印刷或刷涂等方法在透气载体的表面形成氧化石墨烯层。
8. -种如权利要求1-4所述的滤芯的应用，其特征在于，该滤芯作为空气过滤层应用 于口罩、空调过滤器、空气净化器。
【专利摘要】本发明公开了一种滤芯，包括透气载体，所述透气载体的至少一个表面上设置有氧化石墨烯层。本发明的滤芯具有过滤效果好并且滤层结构稳定，不会发生脱落。制备滤芯的方法包括以下步骤：步骤1，将氧化石墨在溶剂中分散，得到质量分数为0.01％—5％的氧化石墨烯溶液或氧化石墨烯凝胶；步骤2，将步骤1的氧化石墨烯溶液或氧化石墨烯凝胶通过喷涂、浸渍、刮涂、丝网印刷或刷涂的方式附着于透气载体的表面，在透气载体的表面形成氧化石墨烯层；步骤3，将步骤2的附着有氧化石墨烯层的透气载体进行干燥。该滤芯作为空气过滤层应用于口罩、空调过滤器、空气净化器。
【IPC分类】B01D46-00, A62B23-00
【公开号】CN104606802
【申请号】CN201510034032
【发明人】孙立涛, 毕恒昌, 万树
【申请人】东南大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月22日