本發(fā)明涉及納米線材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種超長二氧化鈦納米線/活性碳纖維三維多孔復(fù)合材料及制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

自上個世紀(jì)以來，全球工業(yè)得到了迅猛發(fā)展。工業(yè)的發(fā)展給人類的生活帶來了日新月異的變化，同時也給人類生活的環(huán)境造成了巨大的威脅和危害，因此環(huán)境污染的控制和治理是21世紀(jì)人類面臨和亟待解決的重大問題。在眾多污染中，除了工業(yè)、生活產(chǎn)生的廢水、廢渣這些有形的污染物，那些不易覺察的揮發(fā)性有機化合物(voc)污染危害更大。

針對揮發(fā)性有機化合物的處理方法有吸附、生物處理、化學(xué)處理、熱處理、催化氧化、相轉(zhuǎn)移和光催化降解等方法。吸附和光催化降解被認(rèn)為是消除空氣中這類污染物最有效的方法之一。

吸附能夠快速去除污染物，但容易達(dá)到飽和吸附而失活，需要定期更換吸附材料。光催化技術(shù)是一種綠色環(huán)保的技術(shù)，利用太陽光激發(fā)半導(dǎo)體材料產(chǎn)生光生電子-空穴對，然后在空氣中氧氣和水的作用下產(chǎn)生氧化性很強的活性自由基，然后與voc分子作用最終生將其降解成無毒無害的co2、h2o等小分子物質(zhì)。因此，光催化技術(shù)除凈度高、無二次污染、不需要在反應(yīng)中引入其它化學(xué)物種、可利用廉價的太陽能對有機物進(jìn)行降解。目前被廣泛研究的主要是半導(dǎo)體金屬氧化物，如tio2、zno、α-al2o3、sno2等。半導(dǎo)體tio2因其光化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、無毒、廉價、對有機物的降解選擇性低且無二次污染等特點成為目前公認(rèn)最有應(yīng)用潛力的一種光催化劑。degussa公司生產(chǎn)的p25型tio2是目前應(yīng)用最多的光催化材料。但二氧化鈦作為光催化劑仍存在一些缺點，主要是由于禁帶太寬，光子利用率低，自由基生成速率低，催化效率不高。并且催化劑雖然顆粒較小，但分散不均勻，與揮發(fā)性有機化合物氣體分子吸附力不強，難以高效率的降解有機分子。

專利由于活性碳纖維多孔材料具有很好的吸附性能，與光催化技術(shù)結(jié)合，利用活性碳纖維高效吸附的特點，將污染物富集在tio2表面，這樣活性碳纖維絲束的吸附與催化劑tio2催化起到一個協(xié)同作用，可成倍加速催化反應(yīng)的進(jìn)行，有望大大提高其作用速率進(jìn)而快速凈化空氣。

目前，大多數(shù)負(fù)載到活性碳纖維上的tio2都為顆粒狀、片狀或短棒狀，含鈦量低、比表面積小，對有害氣體吸附能力弱，催化速率不高等因素直接影響了光催化降解的效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種超長二氧化鈦納米線/活性碳纖維三維多孔復(fù)合材料及制備方法和應(yīng)用，所制備的材料內(nèi)包含形成大量超長二氧化鈦納米線，有效提高材料的光催化降解效率。

一種超長二氧化鈦納米線/活性碳纖維三維多孔復(fù)合材料，該材料以活性碳纖維為骨架，活性碳纖維之間具有直徑為30～100nm、長度為50～200微米的超長二氧化鈦納米線，超長二氧化鈦納米線由直徑為10～30nm的二氧化鈦顆粒、短棒組合而成，超長二氧化鈦納米線之間的孔徑大小為2～37微米、比表面積560～600m²/g，該復(fù)合材料中二氧化鈦含量為44wt％～47wt％。

一種超長二氧化鈦納米線/活性碳纖維三維多孔復(fù)合材料及制備方法和應(yīng)用，步驟包括：

(1)將預(yù)處理活化后的活性碳纖維加入到二氧化鈦原始生長液中，通過第一次水熱合成在活性碳纖維表層形成二氧化鈦顆粒，得到顆粒納米二氧化鈦/活性碳纖維復(fù)合材料；

(2)顆粒納米二氧化鈦/活性碳纖維復(fù)合材料在堿性溶液中經(jīng)過第二次水熱合成反應(yīng)，得到超長鈦酸鹽納米線/活性碳纖維復(fù)合材料；

(3)超長鈦酸鹽納米線/活性碳纖維復(fù)合材料在酸性溶液中經(jīng)過第三次水熱合成反應(yīng)，將鈦酸鹽轉(zhuǎn)化為銳鈦礦晶型，轉(zhuǎn)換為超長二氧化鈦納米線/活性碳纖維三維多孔復(fù)合材料。

所述活性碳纖維選自粘膠基活性碳纖維、聚丙烯腈基活性碳纖維、瀝青基活性碳纖維、酚醛纖維基活性碳纖維或聚乙烯醇基活性碳纖維，優(yōu)選為粘膠基活性碳纖維。

步驟(1)的第一次水熱合成反應(yīng)條件為：在150～280℃溫度下反應(yīng)1～48h；優(yōu)選的，在180～250℃下反應(yīng)4～15h。

所述活性碳纖維選自粘膠基活性碳纖維、聚丙烯腈基活性碳纖維、瀝青基活性碳纖維、酚醛纖維基活性碳纖維或聚乙烯醇基活性碳纖維，優(yōu)選為粘膠基活性碳纖維。活性碳纖維活化的方法為：將活性碳纖維置于王水中浸泡處理5～48h，并洗滌至中性，烘干。

所述的二氧化鈦原始生長液含鹽酸、硫酸和鈦源，其中鹽酸含量為濃度為4wt％～15wt％，硫酸含量為2wt％～45wt％，鈦元素的含量為0.2wt％～2wt％；優(yōu)選的，鹽酸含量為6wt％～12wt％，硫酸含量為5wt％～36wt％，鈦元素含量為0.4wt％～1.2wt％。所述鈦源為液體鈦源，選自鈦酸正丁酯，四氯化鈦，鈦酸四異丙酯，鈦酸正丙酯和硫酸氧鈦中的一種或者任意混合物；更優(yōu)選為鈦酸正丁酯(tbt)。

第一次水熱合成反應(yīng)后的產(chǎn)物用去離子水洗滌至中性，然后在25～180℃下烘干，優(yōu)選的烘干溫度為40～70℃，得到顆粒納米二氧化鈦/活性碳纖維復(fù)合材料。

步驟(2)中，第二次水熱合成反應(yīng)條件為：在150～280℃溫度下反應(yīng)1～96h；優(yōu)選的，在180～250℃下反應(yīng)15～36h。將反應(yīng)后的樣品洗滌至中性，得到超長鈦酸鹽納米線/活性碳纖維復(fù)合材料。

堿溶液為5mol/l～飽和氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液或氨水；優(yōu)選的，堿溶液為8～15mol/l氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液或氨水。

優(yōu)選的，活性碳纖維與堿溶液的體積比為1：2～200，更優(yōu)選為1：0.5～4。

步驟(3)中，第三次水熱合成反應(yīng)步驟包括：

(a)超長鈦酸鹽納米線/活性碳纖維復(fù)合材料用酸溶液洗至ph＝1～6；

(b)將酸洗后的產(chǎn)物置于ph＝1～6的酸溶液中，在120～240℃條件下水熱反應(yīng)4～48h。優(yōu)選的，在150～220℃下反應(yīng)6～24h。

(a)和(b)中的酸溶液為鹽酸、硝酸、硫酸或磷酸，優(yōu)選為鹽酸。

優(yōu)選的，活性碳纖維與酸溶液的體積比為1：2～300，更優(yōu)選為1：6～150。

第三次水熱反應(yīng)后的樣品用去離子水洗滌至中性，在25～180℃，優(yōu)選40～70℃烘干，得到超長二氧化鈦納米線/活性碳纖維三維多孔復(fù)合材料。

本發(fā)明所制備的超長二氧化鈦納米線/活性碳纖維三維多孔復(fù)合材料可用作有機揮發(fā)性氣體的光催化降解材料，對空氣中的有害有機氣體分子進(jìn)行高效吸附后，在超長二氧化鈦納米線表面催化降解為無害的小分子。

本發(fā)明的有益效果在于：

(1)采用三次水熱合成法，在第一次水熱合成引入二氧化鈦納米顆粒的基礎(chǔ)上，再次水熱合成超長二氧化鈦納米線，通過超長二氧化鈦納米線增大了復(fù)合材料的有效催化面積，提高材料對有機分子的光解速率。超長二氧化鈦納米線在活性碳纖維表面及活性碳纖維微絲縫隙中分布均勻，有效提高有機分子的吸附能力，提高有機分子在催化劑表面的存留時間，提高光分解效率。

(2)本發(fā)明所制備的超長二氧化鈦納米線/活性碳纖維多孔復(fù)合材料，二氧化鈦含量為44wt％～47wt％，孔徑大小在2～37微米之間；超長二氧化鈦納米線的直徑在30～100nm之間，長度在50～200微米之間，平均長度超過100微米；材料的比表面積接近600m²/g。相比于現(xiàn)有技術(shù)長度為幾百納米的納米二氧化鈦纖維/碳纖維，本發(fā)明的材料具有更高的二氧化鈦含量和更高的比表面積。這種材料具備很好的吸附、光催化降解室內(nèi)有機揮發(fā)性氣體性能，為環(huán)境修復(fù)材料的開發(fā)和規(guī)?；a(chǎn)建立良好的技術(shù)基礎(chǔ)。

(3)本發(fā)明的材料中，超長二氧化鈦納米線由粒徑為10～30nm大小不等的二氧化鈦顆?；蚨贪艚M合而成，且二氧化鈦短棒或顆粒之間有明顯孔隙，有利于形成催化活性位點，促進(jìn)催化反應(yīng)的進(jìn)行。

(4)本發(fā)明以活性碳纖維、鈦酸正丁酯作為原料，不僅價廉易得、取材廣泛，而且對環(huán)境友好無害，不會造成二次污染，工藝簡單。

附圖說明

圖1為實施例1超長二氧化鈦納米線/活性碳纖維三維多孔復(fù)合材料及活性碳纖維的sem圖；

圖2為實施例1超長二氧化鈦納米線/活性碳纖維三維多孔復(fù)合材料中二氧化鈦纖維的tem圖；

圖3為實施例1超長二氧化鈦納米線/活性碳纖維三維多孔復(fù)合材料xrd圖；

圖4為實施例1超長二氧化鈦納米線/活性碳纖維三維多孔復(fù)合材料孔徑分布圖；

圖5為實施例1超長二氧化鈦納米線/活性碳纖維三維多孔復(fù)合材料熱重差熱圖；

圖6為超長二氧化鈦納米線/活性碳纖維三維多孔復(fù)合材料、二氧化鈦粉末和活性碳纖維進(jìn)行吸附催化有機揮發(fā)性氣體甲苯濃度變化曲線；

圖7為超長二氧化鈦納米線/活性碳纖維三維多孔復(fù)合材料、二氧化鈦粉末和活性碳纖維進(jìn)行吸附催化有機揮發(fā)性氣體催化生成co2曲線；

圖8為超長二氧化鈦納米線/活性碳纖維三維多孔復(fù)合材料、二氧化鈦粉末和活性碳纖維進(jìn)行吸附催化有機揮發(fā)性氣體甲苯降解率曲線；

圖9為實施例1超長二氧化鈦納米線/活性碳纖維三維多孔復(fù)合材料、二氧化鈦粉末的氮氣吸附對比圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例和附圖，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

實施例1

(1)將裁剪好2cm×2cm×4mm規(guī)格的粘膠基活性碳纖維浸漬于王水中浸泡24h，然后用去離子水浸泡并超聲洗滌至溶液為中性，60℃烘干。

(2)量取20mlh2o、4mlhcl(37wt％)、1mlh2so4(98wt％)和1ml鈦酸正丁酯(tbt，99wt％)，混勻并攪拌30min得到鹽酸濃度為6.4wt％、硫酸濃度為6.5wt％、tbt濃度3.6wt％(ti含量0.5wt％)的二氧化鈦顆粒原始生長液，將步驟(1)處理好的活性碳纖維加入二氧化鈦顆粒原始生長液中浸漬30min，然后轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯反應(yīng)釜中在180℃，水熱反應(yīng)4h。

(3)水熱反應(yīng)后冷卻至室溫，取出反應(yīng)物，用去離子水浸泡洗滌至中性，60℃烘干。

(4)將步驟(3)產(chǎn)物加入10ml10mol/l的naoh溶液，置于聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，于180℃水熱反應(yīng)24h；

(5)待上述反應(yīng)冷卻至室溫后，取出步驟(4)產(chǎn)物，用水浸泡洗至ph＝7，用ph＝3的鹽酸溶液洗滌至洗液ph＝3保持不變，然后往酸洗后的產(chǎn)物中加入30mlph＝3的鹽酸溶液，在150℃水熱反應(yīng)8h。

(6)將冷卻至室溫后，產(chǎn)物用去離子水洗滌至中性，60℃烘干即得超長二氧化鈦納米線/活性碳纖維三維多孔復(fù)合材料。

對實施例1所制得的超長二氧化鈦納米線/活性碳纖維三維多孔復(fù)合材料的形貌和成分進(jìn)行表征，得到的掃描電鏡圖像(sem)和透射電鏡圖像(tem)，廣角x射線衍射圖譜(xrd)，孔徑分布率圖(pmi)分別由如圖1、圖2、圖3和圖4所示。圖1中，a、b、c為活性碳纖維(acff)的sem圖，d、e、f為第一次水熱合成后的產(chǎn)物sem圖，g、h、i為最終產(chǎn)物的sem圖。圖2的a、c分別為超長二氧化鈦納米線的低倍和高倍tem形貌圖，b、d分別為超長二氧化鈦納米線的選區(qū)電子衍射圖和高分辨晶格條紋圖。

如果僅使用步驟(2)的二氧化鈦顆粒原始生長液，不加入活性碳纖維，然后采用同樣的條件進(jìn)行三次水熱合成反應(yīng)并過濾得到產(chǎn)物，得到的二氧化鈦粉末長度僅為<5μm的棒狀tio2，遠(yuǎn)低于復(fù)合材料上所附著的超長納米線的長度。

由圖1、2、3、4可知，所得到的多孔復(fù)合材料的超長納米線為銳鈦礦型tio2，生成的二氧化鈦納米線在活性碳纖維表面及活性碳纖維微絲縫隙中分布均勻，二氧化鈦納米線之間的孔徑大小在2～37微米之間。在圖1的tem和圖2的sem圖中，可見形成的二氧化鈦納米線為多根二氧化鈦短棒或者顆粒組合而成，二氧化鈦納米線的直徑在30～100nm，長度100μm～200μm。組成二氧化鈦納米線的短棒或顆粒的直徑為10～30nm，有利于形成催化活性位點，促進(jìn)催化反應(yīng)的進(jìn)行。

所制備的超長二氧化鈦納米線/活性碳纖維三維多孔復(fù)合材料的熱重分析曲線和差熱分析曲線如圖5所示，經(jīng)計算可知二氧化鈦含量可達(dá)44wt％。

用二氧化鈦粉末以及所制備的復(fù)合材料以及進(jìn)行氮氣吸附實驗，結(jié)果如附圖9所示。未使用活性碳纖維、經(jīng)過上述三次水熱反應(yīng)所制備的二氧化鈦粉末比表面積為91.878m²/g；實施例1所制備的超長二氧化鈦納米線/活性碳纖維三維多孔復(fù)合材料。超長二氧化鈦納米線/活性碳纖維三維多孔復(fù)合材料比表面積為593.263m²/g，比表面積大幅度提升。較高比表面積使其對氣體的吸附能力強，能高效的催化降解有機揮發(fā)性氣體。

實施例2

(1)將裁剪好2cm×2cm×4mm規(guī)格的粘膠基活性碳纖維浸漬于王水中浸泡24h，然后用去離子水浸泡并超聲至溶液為中性，60℃烘干。

(2)將10mlh2o、4mlhcl(37wt％)、5mlh2so4(98wt％)和2mltbt(99wt％)混勻并攪拌30min得到鹽酸濃度為6.8wt％、硫酸濃度為34.7wt％、tbt濃度7.6wt％(ti含量1.1wt％)的二氧化鈦顆粒原始生長液，將步驟(1)處理好的活性碳纖維加入二氧化鈦顆粒原始生長液中浸漬30min，然后轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯反應(yīng)釜中在180℃水熱反應(yīng)4h。

(3)水熱反應(yīng)后冷卻至室溫，取出步驟(2)反應(yīng)物，用去離子水浸泡洗滌至中性，60℃烘干。

(4)將步驟(3)產(chǎn)物加入9ml10mol/l的naoh溶液，180℃水熱反應(yīng)24h。

(5)待上述反應(yīng)冷卻至室溫后，取出步驟(4)產(chǎn)物，依用水浸泡洗至ph＝7，用ph＝3的鹽酸溶液洗滌至洗液ph＝3保持不變，然后將酸洗后的產(chǎn)物加入30mlph＝3的鹽酸溶液中，在150℃下水熱反應(yīng)8h。

(6)將冷卻至室溫后(5)產(chǎn)物用去離子水洗滌至中性，60℃烘干即得超長二氧化鈦納米線/活性碳纖維三維多孔復(fù)合材料。

所制備的超長二氧化鈦納米線/活性碳纖維三維多孔復(fù)合材料分析結(jié)果與實施例1所制備的超長二氧化鈦納米線/活性碳纖維三維多孔復(fù)合材料一致，二氧化鈦含量45.2wt％。

實施例3

(1)將裁剪好2cm×2cm×4mm規(guī)格的粘膠基活性碳纖維浸漬于王水中浸泡24h，然后用去離子水浸泡并超聲至溶液為中性，60℃烘干。

(2)將20mlh2o、4mlhcl(37wt％)、1mlh2so4(98wt％)和1mltbt(99wt％)混勻并攪拌30min得到鹽酸濃度為6.4wt％、硫酸濃度為6.5wt％、tbt濃度3.6wt％(ti含量0.5wt％)的二氧化鈦顆粒原始生長液，將步驟(1)處理后的活性碳纖維加入二氧化鈦顆粒原始生長液中浸漬30min，然后轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯反應(yīng)釜中在250℃水熱反應(yīng)8h。

(3)水熱反應(yīng)后冷卻至室溫，取出步驟(2)反應(yīng)物，用去離子水浸泡洗滌至中性，60℃烘干。

(4)將步驟(3)產(chǎn)物加入50ml9mol/l的naoh溶液中，180℃水熱反應(yīng)24h。

(5)待上述反應(yīng)冷卻至室溫后，取出步驟(4)產(chǎn)物，依次分別用水浸泡洗至ph＝7，用ph＝1的鹽酸溶液洗滌至洗液ph＝1保持不變，然后往酸洗后的產(chǎn)物中加入30mlph＝1的鹽酸溶液，在150℃水熱反應(yīng)8h。

(6)將冷卻至室溫后(5)產(chǎn)物用去離子水洗滌至中性，60℃烘干即得超長二氧化鈦納米線/活性碳纖維三維多孔復(fù)合材料。

所制備的超長二氧化鈦納米線/活性碳纖維三維多孔復(fù)合材料分析結(jié)果與實施例1所制備的超長二氧化鈦納米線/活性碳纖維三維多孔復(fù)合材料一致，二氧化鈦含量46.3wt％。

實施例4

(1)將裁剪好2cm×2cm×4mm規(guī)格的粘膠基活性碳纖維浸漬于王水中浸泡24h，然后用去離子水浸泡并超聲至溶液為中性，置于60℃烘干。

(2)將20mlh2o、4mlhcl(37wt％)、1mlh2so4(98wt％)和2mltbt(99wt％)按體積比為20:4:1:2混勻并攪拌30min得到二氧化鈦顆粒原始生長液，其中鹽酸含量6.2wt％、硫酸含量6.3wt％、tbt濃度6.9wt％(ti含量1.0wt％)；將步驟(1)處理好的活性碳纖維加入二氧化鈦顆粒原始生長液中浸漬30min，然后轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯反應(yīng)釜中在180℃水熱反應(yīng)4h。

(3)水熱反應(yīng)后冷卻至室溫，取出步驟(2)反應(yīng)物，用去離子水浸泡洗滌至中性，60℃烘干。

(4)將步驟(3)產(chǎn)物加入15ml10mol/l的naoh溶液中，160℃水熱反應(yīng)24h。

(5)待上述反應(yīng)冷卻至室溫后，取出步驟(4)產(chǎn)物，用水浸泡洗至ph＝7，用ph＝2的鹽酸溶液洗滌至洗液ph＝2保持不變，然后往酸洗后的產(chǎn)物中加入30mlph＝2的鹽酸溶液，在180℃水熱反應(yīng)12h。

(6)將冷卻至室溫后(5)產(chǎn)物用去離子水洗滌至中性，60℃烘干即得超長二氧化鈦納米線/活性碳纖維三維多孔復(fù)合材料。

所制備的超長二氧化鈦納米線/活性碳纖維三維多孔復(fù)合材料分析結(jié)果與實施例1所制備的超長二氧化鈦納米線/活性碳纖維三維多孔復(fù)合材料一致，二氧化鈦含量47.0wt％。

實施例5

(1)將裁剪好2cm×2cm×4mm規(guī)格的粘膠基活性碳纖維浸漬于王水中浸泡24h，然后用去離子水浸泡并超聲至溶液為中性，80℃烘干。

(2)將20mlh2o、8mlhcl(37wt％)、1mlh2so4(98wt％)和1mltbt(99wt％)混勻并攪拌30min得到鹽酸濃度為10.9wt％、硫酸濃度為5.6wt％、tbt濃度3.0wt％(ti含量0.4wt％)的二氧化鈦顆粒原始生長液，將步驟(1)處理好的活性碳纖維加入二氧化鈦顆粒原始生長液中浸漬60min，然后轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯反應(yīng)釜中在180℃水熱反應(yīng)4h。

(3)水熱反應(yīng)后冷卻至室溫，取出步驟(2)反應(yīng)物，用去離子水浸泡洗滌至中性，60℃烘干。

(4)將步驟(3)產(chǎn)物加入60ml11mol/l的naoh溶液中，180℃水熱反應(yīng)16h。

(5)待上述反應(yīng)冷卻至室溫后，取出步驟(4)產(chǎn)物，用水浸泡洗至ph＝7，用ph＝3的鹽酸溶液洗滌至洗液ph＝3保持不變，然后往酸洗后的產(chǎn)物中加入30mlph＝3的鹽酸溶液，在220℃水熱反應(yīng)24h。

(6)將冷卻至室溫后(5)產(chǎn)物用去離子水洗滌至中性，60℃烘干即得超長二氧化鈦納米線/活性碳纖維三維多孔復(fù)合材料。

所制備的超長二氧化鈦納米線/活性碳纖維三維多孔復(fù)合材料分析結(jié)果與實施例1所制備的超長二氧化鈦納米線/活性碳纖維三維多孔復(fù)合材料一致，二氧化鈦含量46.5wt％。

實施例6

(1)將裁剪好2cm×2cm×4mm規(guī)格的粘膠基活性碳纖維浸漬于王水中浸泡48h，然后用去離子水浸泡并超聲至溶液為中性，60℃烘干。

(2)將20mlh2o、4mlhcl(37wt％)、1.5mlh2so4(98wt％)和1mltbt(99wt％)混勻并攪拌30min，得到鹽酸濃度為6.2wt％、硫酸濃度為9.5wt％、tbt濃度3.5wt％(ti含量0.5wt％)的二氧化鈦顆粒原始生長液，將步驟(1)處理好的活性碳纖維加入二氧化鈦顆粒原始生長液中浸漬30min，然后轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯反應(yīng)釜中在180℃水熱反應(yīng)4h。

(3)水熱反應(yīng)后冷卻至室溫，取出步驟(2)反應(yīng)物，用去離子水浸泡洗滌至中性，60℃烘干。

(4)將步驟(3)產(chǎn)物加入15ml10mol/l的naoh溶液中，250℃水熱反應(yīng)24h。

(5)待上述反應(yīng)冷卻至室溫后，取出步驟(4)產(chǎn)物，用水浸泡洗至ph＝7，用ph＝1的鹽酸溶液洗滌至洗液ph＝1保持不變，然后往酸洗后的產(chǎn)物中加入30mlph＝1的鹽酸溶液，在150℃水熱反應(yīng)12h。

(6)將冷卻至室溫后(5)產(chǎn)物用去離子水洗滌至中性，60℃烘干即得超長二氧化鈦納米線/活性碳纖維三維多孔復(fù)合材料。

所制備的超長二氧化鈦納米線/活性碳纖維三維多孔復(fù)合材料中，二氧化鈦含量44.2wt％，xrd分析結(jié)果與實施例1一致，。

實施例7

(1)將裁剪好2cm×2cm×4mm規(guī)格的粘膠基活性碳纖維浸漬于王水中浸泡24h，然后用去離子水浸泡并超聲至溶液為中性，60℃烘干。

(2)將20mlh2o、4mlhcl(37wt％)、1mlh2so4(98wt％)和1mltbt(99wt％)混勻并攪拌30min，得到鹽酸濃度為6.4wt％、硫酸濃度為6.5wt％、tbt濃度3.6wt％(ti含量0.5wt％)的二氧化鈦顆粒原始生長液，將步驟(1)處理好的活性碳纖維加入二氧化鈦顆粒原始生長液中浸漬30min，然后轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯反應(yīng)釜中在220℃水熱反應(yīng)15h。

(3)水熱反應(yīng)后冷卻至室溫，取出步驟(2)反應(yīng)物，用去離子水浸泡洗滌至中性，60℃烘干。

(4)將步驟(3)產(chǎn)物加入10ml10.5mol/l的naoh溶液中，180℃水熱反應(yīng)24h。

(5)待上述反應(yīng)冷卻至室溫后，取出步驟(4)產(chǎn)物，依次分別用水浸泡洗至ph＝7，用ph＝3的鹽酸溶液洗滌至洗液ph＝3保持不變，然后往酸洗后的產(chǎn)物中加入30mlph＝3的鹽酸酸溶液，在180℃水熱反應(yīng)8h。

(6)將冷卻至室溫后(5)產(chǎn)物用去離子水洗滌至中性，60℃烘干即得超長二氧化鈦納米線/活性碳纖維三維多孔復(fù)合材料。

所制備的超長二氧化鈦納米線/活性碳纖維三維多孔復(fù)合材料分析結(jié)果與實施例1所制備的超長二氧化鈦納米線/活性碳纖維三維多孔復(fù)合材料一致，二氧化鈦含量46.3wt％。

實施例8

(1)將裁剪好2cm×2cm×4mm規(guī)格的粘膠基活性碳纖維浸漬于王水中浸泡72h，然后用去離子水浸泡并超聲至溶液為中性，60℃烘干。

(2)將20mlh2o、4mlhcl(37wt％)、1mlh2so4(98wt％)和1mltbt(99wt％)混勻并攪拌30min，得到鹽酸濃度為6.4wt％、硫酸濃度為6.5wt％、tbt濃度3.6wt％(ti含量0.5wt％)的二氧化鈦顆粒原始生長液，將步驟(1)處理好的活性碳纖維加入二氧化鈦顆粒原始生長液中浸漬30min，然后轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯反應(yīng)釜中在180℃水熱反應(yīng)4h。

(3)水熱反應(yīng)后冷卻至室溫，取出步驟(2)反應(yīng)物，用去離子水浸泡洗滌至中性，60℃烘干。

(4)將步驟(3)中產(chǎn)物加入12ml10mol/l的naoh溶液中，180℃水熱反應(yīng)24h。

(5)待上述反應(yīng)冷卻至室溫后，取出步驟(4)產(chǎn)物，用水浸泡洗至ph＝7，用ph＝6的鹽酸溶液洗滌至洗液ph＝6保持不變，然后往酸洗后的產(chǎn)物中加入30mlph＝6的鹽酸酸溶液，在150℃水熱反應(yīng)10h。

(6)將冷卻至室溫后(5)產(chǎn)物用去離子水洗滌至中性，100℃烘干即得超長二氧化鈦納米線/活性碳纖維三維多孔復(fù)合材料。

所制備的超長二氧化鈦納米線/活性碳纖維三維多孔復(fù)合材料分析結(jié)果與實施例1一致，二氧化鈦含量44.9wt％。

實施例2～8所得到的超長二氧化鈦納米線/活性碳纖維三維多孔復(fù)合材料xrd分析結(jié)果與實施例1相同；孔徑分布為2～37微米，主要分布在7～32微米；比表面積分布為560～600m²/g。

實施例9

取實施例1所得的超長二氧化鈦納米線/活性碳纖維三維多孔復(fù)合材料以及二氧化鈦粉末進(jìn)行有機揮發(fā)性氣體的光催化實驗：

(1)待測試儀器穩(wěn)定0.5h后，分別稱取超長二氧化鈦納米線/活性碳纖維三維多孔復(fù)合材料(0.1000g)，二氧化鈦粉末(0.0440g)、活性碳纖維(0.0560g)，用微型進(jìn)樣針將1μl甲苯注入1l反應(yīng)釜，甲苯起始理論反應(yīng)濃度為867mg/m³。保持反應(yīng)釜溫度為室溫，進(jìn)樣1μl甲苯，在無光條件下進(jìn)行暗光吸附2h，每分鐘儀器自動采集一次氣體樣品，用紅外光聲色譜(innova1412i,lumasensetechnologie,denmark)進(jìn)行在線含量分析。

(2)吸附平衡后，打開氙燈光源(300w,15ma)進(jìn)行光催化降解實驗，光照21.5h，每1min儀器進(jìn)行自動采樣。根據(jù)甲苯濃度變化、co2濃度的變化及甲苯降解率曲線，比較所制備的超長二氧化鈦納米線/活性碳纖維三維多孔復(fù)合材料的吸附-光催化活性。

對有機揮發(fā)性氣體的吸附-催化實驗所得數(shù)據(jù)進(jìn)行了繪圖及分析，甲苯的濃度變化如圖6所示，生成co2濃度變化如圖7所示，甲苯降解率曲線如圖8所示。超長二氧化鈦納米線/活性碳纖維三維多孔復(fù)合材料(簡稱復(fù)合材料)對甲苯的去除速率(c甲苯)，甲苯降解率(ηt,甲苯)以及相同時間內(nèi)生成co2量比單純的二氧化鈦粉末、活性碳纖維都有很大的提高。

需要指出的是，上述實施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項目技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。