一種在碳纖維布上負(fù)載二氧化鈦納米線的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開的在碳纖維布上負(fù)載二氧化鈦納米線的方法，其步驟包括在雙氧水溶液中加入硝酸和三聚氰胺，得到反應(yīng)液，將清洗干凈的碳纖維布浸沒(méi)于反應(yīng)液中，并加入過(guò)量海綿鈦或金屬鈦片作為鈦源，在80℃下反應(yīng)12～72小時(shí)后，用去離子清洗，干燥，然后在400～550℃保溫1小時(shí)。本發(fā)明制備過(guò)程不涉及昂貴難處理的試劑和復(fù)雜的設(shè)備，簡(jiǎn)單易行，重復(fù)性好，成本低。負(fù)載于碳纖維布上的二氧化鈦納米線均勻，結(jié)晶良好，附著力強(qiáng)。
【專利說(shuō)明】一種在碳纖維布上負(fù)載二氧化鈦納米線的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種直接在碳纖維布上負(fù)載二氧化鈦納米線的方法，適用于大氣環(huán)境治理和污水處理，屬環(huán)保材料【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]由于來(lái)源廣泛、環(huán)境友好、生物相容性好，以及優(yōu)良的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，二氧化鈦薄膜在光催化、光電催化、薄膜太陽(yáng)能電池等環(huán)境修復(fù)和新能源領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。目前，TiO2薄膜的載體大致有以下幾類:(I)玻璃類，如玻璃片、導(dǎo)電玻璃等，具有良好的光傳輸性能，在染料敏化太陽(yáng)能電池等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛；(2)陶瓷類，此類載體對(duì)TiO2有良好的附著性，而且又自潔、耐酸堿、耐高溫；(3)金屬類，此類載體導(dǎo)電性、柔韌性好，是柔性太陽(yáng)能電池、光電催化等應(yīng)用的合適選擇。但是，這些載體還不能完全滿足二氧化鈦薄膜應(yīng)用的實(shí)際需求。
[0003]碳纖維布具有大的比表面積和良好的吸附性能。在大氣治理和污水處理等領(lǐng)域，碳布是擔(dān)載TiO2薄膜的一種理想載體，可以充分發(fā)揮TiO2薄膜的光催化特性，高效徹底地吸收分解大氣或污水中的有機(jī)污染物。CN102222573A公布了一種以碳布為基底生長(zhǎng)二氧化鈦納米晶電極的方法，采用鈦酸丁酯和鹽酸水溶液，輔以微波加熱，在170?200°C溫度下獲得TiO2納米棒陣列。該方法采用了價(jià)格較昂貴且易吸水的鈦酸丁酯試劑，且反應(yīng)溫度較高，需要微波輔助加熱。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種簡(jiǎn)單易行，成本低的在碳纖維布上負(fù)載二氧化鈦納米線的方法。
[0005]本發(fā)明的在碳纖維布上負(fù)載二氧化鈦納米線的方法，其步驟如下:
1)將碳纖維布依次用酒精和去離子水超聲振蕩清洗干凈；
2)在質(zhì)量濃度為20?30%的雙氧水溶液中加入硝酸和三聚氰胺,得到反應(yīng)液,使反應(yīng)液中硝酸的濃度為0.31摩爾/升，三聚氰胺的濃度為0.0024?0.0155摩爾/升；
3)將經(jīng)步驟I)處理的碳纖維布浸沒(méi)于步驟2)的反應(yīng)液中，并加入過(guò)量海綿鈦或金屬鈦片作為鈦源，在80°C下反應(yīng)12?72小時(shí)后,用去離子清洗,干燥,然后在400?550°C保溫I小時(shí)。
[0006]本發(fā)明制備過(guò)程不涉及昂貴難處理的試劑和復(fù)雜的設(shè)備，簡(jiǎn)單易行，重復(fù)性好，成本低。負(fù)載于碳纖維布上的二氧化鈦納米線均勻，結(jié)晶良好，附著力強(qiáng)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1為實(shí)施例1制備的負(fù)載有二氧化鈦納米線的碳纖維布的低倍場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡照片；
圖2為實(shí)施例1制備的負(fù)載有二氧化鈦納米線的碳纖維布的高倍場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡照片；
圖3為負(fù)載于碳纖維布上的TiO2為銳鈦礦相；
圖4為實(shí)施例2制備的負(fù)載有二氧化鈦納米線的碳纖維布的低倍場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡照片。
【具體實(shí)施方式】
[0008]以下結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明，但本發(fā)明不僅僅局限于下述實(shí)施例。
[0009]實(shí)施例1
1)將尺寸為2.5X2.5cm2碳纖維布浸入50ml酒精超聲振洗10分鐘，再用去離子水超聲振洗10分鐘；
2)在質(zhì)量濃度為20%的雙氧水溶液中加入硝酸和三聚氰胺,得到反應(yīng)液,使反應(yīng)液中硝酸的濃度為0.31摩爾/升，三聚氰胺的濃度為0.0024摩爾/升；
3)將清洗后的碳纖維布浸沒(méi)于步驟2)的反應(yīng)液中，并加入尺寸為5X5X0.0lcm3金屬鈦片作為鈦源，在80°C下反應(yīng)12小時(shí)，反應(yīng)后，用去離子進(jìn)行清洗，干燥，在450°C保溫I小時(shí)，得到負(fù)載二氧化鈦納米線的碳纖維布。反應(yīng)后的碳纖維布和反應(yīng)之前相比，顏色并未發(fā)生變化，同為黑色。
[0010]圖1低倍掃描電子顯微鏡照片可見，纖維布上負(fù)載有均勻的TiO2納米線。圖2高倍掃面電子顯微鏡可見，負(fù)載在碳纖維布上的TiO2納米線的直徑約40nm，長(zhǎng)度約I μ m。圖3表明負(fù)載于碳纖維布上的TiO2為銳鈦礦相。
[0011]實(shí)施例2
1)同實(shí)施例1步驟I);
2)在質(zhì)量濃度為20%的雙氧水溶液中加入硝酸和三聚氰胺,得到反應(yīng)液,使反應(yīng)液中硝酸的濃度為0.31摩爾/升，三聚氰胺的濃度為0.0155摩爾/升；
3)同實(shí)施例1步驟3)，得到負(fù)載二氧化鈦納米線的碳纖維布(圖4所示)。
[0012]實(shí)施例3
1)同實(shí)施例1步驟I);
2)在質(zhì)量濃度為30%的雙氧水溶液中加入硝酸和三聚氰胺,得到反應(yīng)液,使反應(yīng)液中硝酸的濃度為0.31摩爾/升，三聚氰胺的濃度為0.0030摩爾/升；
3)同實(shí)施例1步驟3)，得到負(fù)載二氧化鈦納米線的碳纖維布。
[0013]實(shí)施例4
1)同實(shí)施例1步驟I);
2)在質(zhì)量濃度為30%的雙氧水溶液中加入硝酸和三聚氰胺,得到反應(yīng)液,使反應(yīng)液中硝酸的濃度為0.31摩爾/升，三聚氰胺的濃度為0.0155摩爾/升；
3)將清洗后的碳纖維布浸沒(méi)于步驟2)的反應(yīng)液中，并加入尺寸為5X5X0.0lcm3金屬鈦片作為鈦源，在80°C下反應(yīng)12小時(shí)，反應(yīng)后，用去離子進(jìn)行清洗，干燥，在550°C保溫I小時(shí)，得到負(fù)載二氧化鈦納米線的碳纖維布。
[0014]實(shí)施例5
1)同實(shí)施例1步驟I);
2)同實(shí)施例4步驟2)。[0015]3)將清洗后的碳纖維布浸沒(méi)于步驟2)的反應(yīng)液中，并加入尺寸為5X5X0.0lcm3金屬鈦片作為鈦源，在80°C下反應(yīng)72小時(shí)，反應(yīng)后，用去離子進(jìn)行清洗，干燥，在400°C保溫I小時(shí)，得到負(fù)載二氧化鈦納米線的碳纖維布。
[0016]實(shí)施例6
1)同實(shí)施例1步驟I);
2)同實(shí)施例4步驟2)。
[0017]3)將清洗后的碳纖維布浸沒(méi)于步驟2)的反應(yīng)液中，并加入0.25g海綿鈦?zhàn)鳛殁佋矗?0°C下反應(yīng)12小時(shí)，反應(yīng)后，用去離子進(jìn)行清洗，干燥，在500°C保溫I小時(shí)，得到負(fù)載二氧化鈦納米線的碳纖維布。
[0018]實(shí)施例7
1)同實(shí)施例1步驟I);
2)同實(shí)施例4步驟2)。
[0019]3)將清洗后的碳纖維布浸沒(méi)于步驟2)的反應(yīng)液中，并加入0.25g海綿鈦?zhàn)鳛殁佋矗?0°C下反應(yīng)24小時(shí)，反應(yīng)后，用去離子進(jìn)行清洗，干燥，在450°C保溫I小時(shí)，得到負(fù)載二氧化鈦納米線的碳纖維布。
[0020]實(shí)施例8
1)同實(shí)施例1步驟I);
2)同實(shí)施例4步驟2)。
[0021]3)將清洗后的碳纖維布浸沒(méi)于步驟2)的反應(yīng)液中，并加入0.25g海綿鈦?zhàn)鳛殁佋?，?0°C下反應(yīng)72小時(shí)，反應(yīng)后，用去離子進(jìn)行清洗，干燥，在500°C保溫I小時(shí)，得到負(fù)載二氧化鈦納米線的碳纖維布。
【權(quán)利要求】
1.一種在碳纖維布上負(fù)載二氧化鈦納米線的方法，其步驟如下: 1)將碳纖維布依次用酒精和去離子水超聲振蕩清洗干凈； 2)在質(zhì)量濃度為20?30%的雙氧水溶液中加入硝酸和三聚氰胺,得到反應(yīng)液,使反應(yīng)液中硝酸的濃度為0.31摩爾/升，三聚氰胺的濃度為0.0024?0.0155摩爾/升； 3)將經(jīng)步驟I)處理的碳纖維布浸沒(méi)于步驟2)的反應(yīng)液中，并加入過(guò)量海綿鈦或金屬鈦片作為鈦源，在80°C下反應(yīng)12?72小時(shí)后,用去離子清洗,干燥,然后在400?550°C保溫I小時(shí)。
【文檔編號(hào)】B01J21/18GK103566917SQ201310541802
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月6日
【發(fā)明者】吳進(jìn)明, 李擘 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)