[发明专利]一种复合碳纤维膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种复合碳纤维膜及其制备方法，包括载体基底和TiO₂复合碳纤维膜，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，所述碳纤维膜呈多孔纤维状结构，表面均匀大量分布浅而狭窄的微孔，通过化学沉积法包覆在载体表面，所述TiO₂纳米粒子通过所述无机粘结剂呈堆状、片状或分散状粘结在所述碳纤维膜的表面，本发明TiO₂纳米粒子，氧化能力强，化学性质稳定无毒，碳纤维膜的纤维状结构大大增加了表面积，对有机小分子污染物的吸附容量大，有富集作用，有机小分子污染物向TiO₂转移使得碳纤维膜的吸附能力不断再生；相对于有机环氧粘结剂容易降解，本发明使用无机粘结剂，多次使用不影响粘结性。

技术领域

本发明涉及膜材料技术领域，更具体地，涉及一种复合碳纤维膜及其制备方法。

背景技术

由于现代建筑的密封性良好，新型装修装饰材料和中央空调系统的广泛应用，挥发性有机小分子化合物成为室内污染的主要物质，挥发性有机小分子化合物成分复杂，浓度低，危害大，难以去除。

我们常用分子筛、活性炭等等吸附性材料来吸附有机小分子污染物，特别是活性炭，广泛应用于室内车内等场所，但是活性炭具有饱和吸附值，净化效果随时间下降，吸附效率不高，而且难以再生，作为一种良好的替代物，碳纤维材料作为一种新型高效的有机污染物吸附材料进入大众视野，碳纤维材料呈多孔纤维状，直径约为5～30um，有乱层石墨结构，均匀分布大量狭窄的微孔，形成大量丰富的纳米空间，具有很大的吸附表面积，吸附容量是普通的粒状活性炭的几十倍，而且由于微孔直接开于表面，孔径小，吸附路径短，小分子可以非常快的速度吸附到表面，而活性炭由于深而曲折的孔道，则形成较长的吸附路径，吸附速度慢，由于活性炭纤维疏水非极性的表面，对有机分子有更好的相容性。

光催化半导体材料由于其具有光催化降解有机小分子的功能，常被用来用于有机小分子污染净化的研究，然而单独的光催化半导体纳米材料常为粉末状，接触面积小，限制了其使用范围，特别是硫化镉(CdS)和氧化锌(ZnO)，曾经被大量使用，但是其化学性质不稳定，使用过程中分解释放出重金属离子，存在安全隐患。

发明内容

鉴于现有技术情况，为解决现有技术的不足，本发明提供了一种具有高吸附能力和净化能力并且安全环保的复合碳纤维膜，同时提出了所述复合碳纤维膜的全新制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下一种技术方案：

一种复合碳纤维膜，包括载体基底和TiO₂复合碳纤维膜。

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。

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，所述碳纤维膜呈多孔纤维状结构，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。

根据所述的一种复合碳纤维膜，提出一种复合碳纤维膜制备方法，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；