CN103566917A - 一种在碳纤维布上负载二氧化钛纳米线的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的在碳纤维布上负载二氧化钛纳米线的方法，其步骤包括在双氧水溶液中加入硝酸和三聚氰胺，得到反应液，将清洗干净的碳纤维布浸没于反应液中，并加入过量海绵钛或金属钛片作为钛源，在80℃下反应12～72小时后，用去离子清洗，干燥，然后在400～550℃保温1小时。本发明制备过程不涉及昂贵难处理的试剂和复杂的设备，简单易行，重复性好，成本低。负载于碳纤维布上的二氧化钛纳米线均匀，结晶良好，附着力强。

Description

一种在碳纤维布上负载二氧化钛纳米线的方法
技术领域
本发明涉及一种直接在碳纤维布上负载二氧化钛纳米线的方法，适用于大气环境治理和污水处理，属环保材料技术领域。
背景技术
由于来源广泛、环境友好、生物相容性好，以及优良的结构稳定性，二氧化钛薄膜在光催化、光电催化、薄膜太阳能电池等环境修复和新能源领域都有着广泛的应用。目前，TiO2薄膜的载体大致有以下几类：（1）玻璃类，如玻璃片、导电玻璃等，具有良好的光传输性能，在染料敏化太阳能电池等领域应用广泛；（2）陶瓷类，此类载体对TiO2有良好的附着性，而且又自洁、耐酸碱、耐高温；（3）金属类，此类载体导电性、柔韧性好，是柔性太阳能电池、光电催化等应用的合适选择。但是，这些载体还不能完全满足二氧化钛薄膜应用的实际需求。
碳纤维布具有大的比表面积和良好的吸附性能。在大气治理和污水处理等领域，碳布是担载TiO2薄膜的一种理想载体，可以充分发挥TiO2薄膜的光催化特性，高效彻底地吸收分解大气或污水中的有机污染物。 CN102222573A公布了一种以碳布为基底生长二氧化钛纳米晶电极的方法，采用钛酸丁酯和盐酸水溶液，辅以微波加热，在170～200℃温度下获得TiO2纳米棒阵列。该方法采用了价格较昂贵且易吸水的钛酸丁酯试剂，且反应温度较高，需要微波辅助加热。
发明内容
本发明的目的是提供一种简单易行，成本低的在碳纤维布上负载二氧化钛纳米线的方法。
本发明的在碳纤维布上负载二氧化钛纳米线的方法，其步骤如下：
1）将碳纤维布依次用酒精和去离子水超声振荡清洗干净；
2）在质量浓度为20～30%的双氧水溶液中加入硝酸和三聚氰胺，得到反应液，使反应液中硝酸的浓度为0.31摩尔/升，三聚氰胺的浓度为0.0024～0.0155摩尔/升； 
3）将经步骤1）处理的碳纤维布浸没于步骤2）的反应液中，并加入过量海绵钛或金属钛片作为钛源，在80℃下反应12～72小时后，用去离子清洗，干燥，然后在400～550℃保温1小时。
本发明制备过程不涉及昂贵难处理的试剂和复杂的设备，简单易行，重复性好，成本低。负载于碳纤维布上的二氧化钛纳米线均匀，结晶良好，附着力强。
附图说明
图1为实施例1制备的负载有二氧化钛纳米线的碳纤维布的低倍场发射扫描电子显微镜照片；
图2为实施例1制备的负载有二氧化钛纳米线的碳纤维布的高倍场发射扫描电子显微镜照片；
图3为负载于碳纤维布上的TiO2为锐钛矿相；
图4为实施例2制备的负载有二氧化钛纳米线的碳纤维布的低倍场发射扫描电子显微镜照片。
具体实施方式
以下结合实施例进一步阐述本发明，但本发明不仅仅局限于下述实施例。
实施例1
1）将尺寸为2.5×2.5cm2碳纤维布浸入50ml酒精超声振洗10分钟，再用去离子水超声振洗10分钟；
2）在质量浓度为20%的双氧水溶液中加入硝酸和三聚氰胺，得到反应液，使反应液中硝酸的浓度为0.31摩尔/升，三聚氰胺的浓度为0.0024摩尔/升；
3）将清洗后的碳纤维布浸没于步骤2）的反应液中，并加入尺寸为5×5×0.01cm3金属钛片作为钛源，在80℃下反应12小时，反应后，用去离子进行清洗，干燥，在450℃保温1小时，得到负载二氧化钛纳米线的碳纤维布。反应后的碳纤维布和反应之前相比，颜色并未发生变化，同为黑色。
图1低倍扫描电子显微镜照片可见，纤维布上负载有均匀的TiO2纳米线。图2高倍扫面电子显微镜可见，负载在碳纤维布上的TiO2纳米线的直径约40nm，长度约1μm。图3表明负载于碳纤维布上的TiO2为锐钛矿相。
实施例2
1）同实施例1步骤1）；
2）在质量浓度为20%的双氧水溶液中加入硝酸和三聚氰胺，得到反应液，使反应液中硝酸的浓度为0.31摩尔/升，三聚氰胺的浓度为0.0155摩尔/升；
3）同实施例1步骤3），得到负载二氧化钛纳米线的碳纤维布（图4所示）。
实施例3
1）同实施例1步骤1）；
2）在质量浓度为30%的双氧水溶液中加入硝酸和三聚氰胺，得到反应液，使反应液中硝酸的浓度为0.31摩尔/升，三聚氰胺的浓度为0.0030摩尔/升；
3）同实施例1步骤3），得到负载二氧化钛纳米线的碳纤维布。
实施例4
1）同实施例1步骤1）；
2）在质量浓度为30%的双氧水溶液中加入硝酸和三聚氰胺，得到反应液，使反应液中硝酸的浓度为0.31摩尔/升，三聚氰胺的浓度为0.0155摩尔/升；
3）将清洗后的碳纤维布浸没于步骤2）的反应液中，并加入尺寸为5×5×0.01cm3金属钛片作为钛源，在80℃下反应12小时，反应后，用去离子进行清洗，干燥，在550℃保温1小时，得到负载二氧化钛纳米线的碳纤维布。
实施例5
1）同实施例1步骤1）；
2）同实施例4步骤2）。
3）将清洗后的碳纤维布浸没于步骤2）的反应液中，并加入尺寸为5×5×0.01cm3金属钛片作为钛源，在80℃下反应72小时，反应后，用去离子进行清洗，干燥，在400℃保温1小时，得到负载二氧化钛纳米线的碳纤维布。
实施例6
1）同实施例1步骤1）；
2）同实施例4步骤2）。
3）将清洗后的碳纤维布浸没于步骤2）的反应液中，并加入0.25g海绵钛作为钛源，在80℃下反应12小时，反应后，用去离子进行清洗，干燥，在500℃保温1小时，得到负载二氧化钛纳米线的碳纤维布。
实施例7
1）同实施例1步骤1）；
2）同实施例4步骤2）。
3）将清洗后的碳纤维布浸没于步骤2）的反应液中，并加入0.25g海绵钛作为钛源，在80℃下反应24小时，反应后，用去离子进行清洗，干燥，在450℃保温1小时，得到负载二氧化钛纳米线的碳纤维布。
实施例8
1）同实施例1步骤1）；
2）同实施例4步骤2）。
3）将清洗后的碳纤维布浸没于步骤2）的反应液中，并加入0.25g海绵钛作为钛源，在80℃下反应72小时，反应后，用去离子进行清洗，干燥，在500℃保温1小时，得到负载二氧化钛纳米线的碳纤维布。

Claims (1)

1.一种在碳纤维布上负载二氧化钛纳米线的方法，其步骤如下：
1）将碳纤维布依次用酒精和去离子水超声振荡清洗干净；
2）在质量浓度为20～30%的双氧水溶液中加入硝酸和三聚氰胺，得到反应液，使反应液中硝酸的浓度为0.31摩尔/升，三聚氰胺的浓度为0.0024～0.0155摩尔/升； 
3）将经步骤1）处理的碳纤维布浸没于步骤2）的反应液中，并加入过量海绵钛或金属钛片作为钛源，在80℃下反应12～72小时后，用去离子清洗，干燥，然后在400～550℃保温1小时。
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