[发明专利]一种超长二氧化钛纳米线/活性炭纤维三维多孔复合材料及制备方法和应用

权利要求书

1.一种超长二氧化钛纳米线/活性碳纤维三维多孔复合材料，其特征在于：以活性碳纤维为骨架，活性碳纤维之间具有直径为30～100nm、长度为50～200μm的超长二氧化钛纳米线，所述超长二氧化钛纳米线/活性碳纤维三维多孔复合材料孔径为2～37微米。

2.权利要求1所述超长二氧化钛纳米线/活性碳纤维三维多孔复合材料，其特征在于，所述的超长二氧化钛纳米线长度为100～200μm。

3.权利要求1所述超长二氧化钛纳米线/活性碳纤维三维多孔复合材料的制备方法，其特征在于，制备步骤包括：

(1)将活化后的活性碳纤维加入到二氧化钛原始生长液进行第一次水热合成反应，得到颗粒纳米二氧化钛/活性碳纤维复合材料；所述二氧化钛原始生长液为酸性的含钛溶液；

(2)颗粒纳米二氧化钛/活性碳纤维复合材料在碱溶液中进行第二次水热合成反应，转化为超长钛酸盐纳米线/活性碳纤维复合材料；

(3)超长钛酸盐纳米线/活性碳纤维复合材料酸洗后，在酸溶液中第三次水热合成反应，转换为超长二氧化钛纳米线/活性碳纤维三维多孔复合材料。

4.根据权利要求3所述的超长二氧化钛纳米线/活性碳纤维三维多孔复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中第一次水热合成的反应温度150～280℃，反应时间为1～48h；

所述二氧化钛原始生长液含有4wt％～15wt％盐酸、2wt％～45wt％硫酸和钛源；所述钛源选自钛酸正丁酯、四氯化钛、钛酸四异丙酯、钛酸正丙酯或硫酸氧钛中的至少一种；以钛元素计，钛源的含量为0.2wt％～2wt％；

所述步骤(2)中，第二次水热合成反应的温度为150～280℃，时间为1～ 96h；碱溶液为5mol/L～饱和氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液或氨水；

所述步骤(3)包括：

(A)超长钛酸盐纳米线/活性碳纤维复合材料用酸溶液洗至pH＝1～6；

(B)将酸洗后的产物置于pH＝1～6的酸溶液中，在120～240℃条件下水热反应4～48h。

5.根据权利要求3或4所述的超长二氧化钛纳米线/活性碳纤维三维多孔复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，二氧化钛原始生长液中的盐酸含量6wt％～12wt％，硫酸含量为5wt％～36wt％，钛元素的含量为0.4wt％～1.2wt％；

第一次水热合成反应的条件为在180～250℃下反应4～15h；

第一次水热合成反应后将颗粒纳米二氧化钛/活性碳纤维复合材料洗涤至中性并烘干。

6.根据权利要求3或4所述的超长二氧化钛纳米线/活性碳纤维三维多孔复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，，第二次水热合成反应的温度为180～250℃，时间为15～36h；碱溶液为8～15mol/L氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液或氨水；

第二次水热合成反应后将产物洗涤至中性，得到超长钛酸盐纳米线/活性碳纤维复合材料。

7.根据权利要求4所述的超长二氧化钛纳米线/活性碳纤维三维多孔复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)的(A)和(B)所述的酸溶液为盐酸、硫酸或硝酸溶液。

8.根据权利要求4所述的超长二氧化钛纳米线/活性碳纤维三维多孔复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)(B)的水热合成反应温度为150～ 220℃，反应时间为6～24h。

9.根据权利要求3所述的超长二氧化钛纳米线/活性碳纤维三维多孔复合材料的制备方法，其特征在于，所述活性碳纤维为粘胶基活性碳纤维、聚丙烯腈基活性碳纤维、沥青基活性碳纤维、酚醛纤维基活性碳纤维或聚乙烯醇基活性碳纤维。

10.权利要求1或2所述超长二氧化钛纳米线/活性碳纤维三维多孔复合材料在制备有机挥发性气体的光催化降解材料方面的应用。