[发明专利]一种复合碳纤维膜及其制备方法

权利要求书

1.一种复合碳纤维膜，包括载体基底和TiO₂复合碳纤维膜，其特征在于，所述TiO₂复合碳纤维膜负载在所述载体基底上，所述TiO₂复合碳纤维膜包括碳纤维膜、TiO₂纳米粒子和无机粘结剂。

2.根据权利要求1所述的一种复合碳纤维膜，其特征在于，所述载体基底呈金属薄层板状或片状，不限于金属板，还包括金属网制成的不规则形状载体，所述的金属板是指纯金属板或者表面包覆有金属薄层的金属板，所述的金属板和金属网中的金属优选为金、银、锌、铝和不锈钢中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的一种复合碳纤维膜，其特征在于，所述碳纤维膜呈多孔纤维状结构，所述多孔纤维状结构直径为10-30um，表面平整光滑，均匀大量分布浅而狭窄的微孔，所述TiO₂纳米粒子通过所述无机粘结剂粘结在所述碳纤维膜的表面，所述TiO₂纳米粒子可呈堆状或片状或分散状分布于所述碳纤维膜表面。

4.一种用于制备权利要求1至3任一项所述复合碳纤维膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)载体基底的清洗：所述载体基底经砂纸打磨后，放入丙酮中经超声清洗3～5min，取出晾干，重复3～5次后，彻底晾干，放置于化学气相沉积装置中；

(2)碳纤维膜的生长：选用丙酮为碳源，由氩气携带蒸汽丙酮进入反应腔体，其气体流速为50ml/min，另一反应气体为氢气，其气体流速为40～100ml/min，所述化学气相沉积装置功率为400W，气压为65Pa，反应时间为40～100min，制好后密封保存备用；

(3)TiO₂纳米粒子的复合：将质量分数为85％的H₃PO₄溶液水浴加热至50～80℃，搅拌条件下不断加入Al(OH)₃粉末，直至产生白色粘稠液体AlPO₄；

将TiO₂纳米粒子分散于丙酮中，搅拌1～5h，并置于超声分散器中1～5h后，制成质量分数3％～10％的分散液；

将已制备好的碳纤维膜置于去离子水中，于超声清洗仪中清洗5～10min并取出晾干，重复3～5次，彻底晾干，浸渍于已制好的AlPO₄中5～30min，然后置于干燥箱内120～150℃烘烤10～30min，而后于TiO₂纳米粒子分散液中浸渍5～30min，置于干燥箱中120～150℃干燥3～6h，反复3～5次；

(4)稳定性后处理：将由步骤(3)得到的样品放于支撑架上，即得到表面涂覆TiO₂纳米粒子的复合碳纤维膜。

5.根据权利要求4所述的一种复合碳纤维膜的制备方法，其特征在于，所述热丝化学气相沉积装置使用直径为0.4mm的钽(Ta)丝，所述载体基底与所述钽丝的距离为4～7mm，优选为6mm。

6.根据权利要求4所述的一种复合碳纤维膜的制备方法，其特征在于，所述H₃PO₄溶液与所述Al(OH)₃粉末的质量比为1.1～1.5:1。

7.根据权利要求4所述的一种复合碳纤维膜的制备方法，其特征在于，所述粘结剂AlPO₄需要现场制备使用。

8.根据权利要求4所述的一种复合碳纤维膜的制备方法，其特征在于，所述氩气纯度为99-99.99％，所述氢气的纯度为99-99.99％。