杨木纤维模板ctio2复合材料制备及其性能

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1、万方数据万方数据摘要二氧化钛由于其具有无毒、价格低廉、良好的光催化性能等特点，纳米二氧化钛材料成为国内外研究热点之一。纳米二氧化钛回收难度大，杨木纤维制备工艺简单，易得。因此本文以杨木纤维为模板，制备了杨木纤维活性炭材料、杨木纤维C/TiO2复合材料、杨木纤维活性炭/TiO2复合材料。以SEM、XRD、TG、DSC、FTIR、Raman和氮气等温吸附试验等对材料进行表征分析，并测试其性能。研究结果表明：（1）杨木纤维活性炭的最佳制备工艺为：100mM的TBOT溶液浸渍24h，950℃2氮气氛围下煅烧，

2、保温1h。炭化得到的杨木纤维活性炭，BET比表面积为631.4m/g，孔径分布中孔为1-50nm，大孔为50-100μm，具有良好的吸附性能，依据国标测得的亚甲基蓝吸附量为163mg/g。通过TG分析，材料的热稳定性良好，着火点温度约为420℃，最快燃烧温度约为600℃，燃尽温度约为650℃。（2）杨木纤维C/TiO2复合材料的最佳制备工艺为：TBOT浓度100mM，表面溶胶-凝胶法，450℃通氮气保护性煅烧，保温1h。制备的复合材料通过SEM扫描电镜观察，保留了原有纤维的形貌特征，负载二氧化钛颗粒粒

3、径约为10nm。Raman和XRD图谱显示，材料中杨木纤维在高温煅烧过程出现了部分石墨化，负载的二氧化钛经450℃煅烧后为锐钛矿型。通过TG分析，材料热稳定性良好，空气中最大燃烧温度约为447.4℃；通过DSC分析，材料炭化过程中，在271℃材料中钛酸四丁酯向二氧化钛转变，325℃时纤维素降解产生大量的分解产物并放出反应热，400.4℃后二氧化钛开始由无定形态向锐钛矿型进行转变；通过FTIR分析，材料含有表面羟基，在-1580cm处测得的吸收峰也表明材料中含有锐钛矿型二氧化钛。材料具有良好的光催化性能

4、，光照180min后，可将浓度为10mg/L的亚甲基蓝溶液降解掉58.61%。（3）杨木纤维活性炭/TiO2复合材料通过两步煅烧制备完成。第一步经过20mM的TBOT溶液浸渍后，950℃通氮气煅烧得到复合材料基体。第二步利用表面溶胶-凝胶法，100mM的TBOT，通氮气450℃煅烧，保温1h。通过SEM扫描电镜观察，复合材料含有大量孔隙，负载得到的二氧化钛粒径约为20nm，达到纳米尺寸；通过XRD分析，第一步950℃煅烧得到的复合材料基体中含有少量金红石型二氧化钛，第二步450℃煅烧得到的复合材料中二

5、氧化钛成功实现了由凝胶态向锐钛矿型的转变；通过TG分析，材料热稳定性良好，在空气中最大燃烧温度为528.94℃；通过FTIR分析，材料中含有表面羟基，同时成功负载了锐钛矿型二氧化钛。最后，复合材料不但具有良好的吸附性能，还具有良好的光催化特性。关键词：杨木纤维，溶胶-凝胶法，复合材料，二氧化钛，活性炭I万方数据AbstractTitaniumdioxide,sinceithasnon-toxic,lowcost,goodphotocatalyticperformancecharacteristics,

6、nanotitaniumdioxidematerialshavebecomeoneofresearchhotspotsathomeandabroad.Nanometertitaniumdioxideisdifficulttorecycle,butcypresswoodfiberpreparationtechnologyissimpleandeasytoget.Soweregardscypresswoodfiberastemplates,andpreparescypresswoodactivatedca

7、rbonfibermaterial,cypress,cypresswoodfiberactivatedcarbonfiber/TiO2compositematerial/TiO2compositematerials.WeanalyzetheSEM,XRD,TG,DSC,FTIRandRamamandnitrogenisothermaladsorptionmaterialsandtesttheirperformances.Theresultsshowthat:（1）Thebestpreparationt

8、echnologyofcypresswoodactivatedcarbonfiberisthat:dippingin100mmTBOTliquorfor24h,andburningunder950℃calcinationnitrogenatmosphere,thenkeepitheatfor1h.TheCarbonizedcypresswoodactivatedcarbon2fiber’sBETspecificsurfaceareais631.4m/g,