[发明专利]一种二氧化钛和木炭的复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种二氧化钛和木炭的复合材料，其特征在于：所述二氧化钛和木炭的复合材料中的木炭的质量百分比为15~60%，炭的微观结构保持了木头组织的结构，二氧化钛均匀地分散在木炭表面，二氧化钛同时具有锐钛矿和金红石相，锐钛矿和金红石相质量比为85:15~65:35，二氧化钛的颗粒粒径为8~20nm。

2.权利要求1所述的二氧化钛和木炭的复合材料的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

（1）木质生物模板的预处理：将木质生物模板切块，去除木质生物模板中的金属离子、色素，然后用蒸馏水在40℃~80℃浸渍3~12h，重复2~3次，取出木材干燥后得到预处理的木质生物模板；

（2）二氧化钛前驱体溶液的配制：在室温下将含钛物质加入有机溶剂中，强力搅拌，超声分散，得到透明均匀澄清的二氧化钛前驱体溶液；

（3）将预处理好的木质生物模板浸渍于二氧化钛前驱体溶液中，浸渍时间为2~12h；

（4）采用溶胶凝胶法或水热法，将TiO₂颗粒沉积在木质模板的微孔中得到沉积了二氧化钛的木质生物模板；

（5）将步骤（4）中得到的沉积了二氧化钛的木质生物模板在400~450℃的条件下焙烧1~2h，得到TiO₂/木炭复合光催化剂。

3.根据权利要求2所述的二氧化钛和木炭的复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中去除木质生物模板中的金属离子通过如下方法实现：在40℃~60℃下用2~6mol/L硝酸浸渍6~12h，重复2~3次除去；去除木质生物模板中的色素通过如下方法实现：在25℃~60℃下于无水乙醇中浸渍6~12h，重复2~3次。

4.根据权利要求2所述的二氧化钛和木炭的复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述干燥条件为40~80℃下干燥12~6h。

5.根据权利要求2所述的二氧化钛和木炭的复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述的含钛物质为钛酸四丁酯、钛酸四乙酯、钛酸四异丙酯、四氯化钛、四氟化钛、偏钛酸、硫酸氧钛、硫酸钛中的任意一种。

6.根据权利要求2所述的二氧化钛和木炭的复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述的有机溶剂为乙醇、甲醇、异丙醇、丙醇、正丁醇、异丁醇中的任意一种。

7.根据权利要求2所述的二氧化钛和木炭的复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述含钛物质和有机溶剂的体积比为1:12~1:3。

8.根据权利要求2所述的二氧化钛和木炭的复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述强力搅拌的条件为搅拌速度在1200~2000rpm之间搅拌5~10min，超声分散的条件功率为240~700W的超声清洗器中分散5~10min。

9.根据权利要求2所述的二氧化钛和木炭的复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（4）中所述的溶胶凝胶法为：在室温下缓慢滴加1~6mL催化剂，于25~80℃下反应2~5h后，取出木质生物模板，于60~80℃烘干12~24h，其中催化剂为浓盐酸、浓硝酸、浓硫酸、冰醋酸中的任意一种。

10.根据权利要求2所述的二氧化钛和木炭的复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（4）中所述的水热法在室温下缓慢滴加1~3mL催化剂，搅拌0.5~2h，然后转移至水热反应釜中于120~180℃下反应6~12h后，取出木质生物模板，于60~80℃烘干12~24h，其中催化剂为浓盐酸、浓硝酸、浓硫酸、冰醋酸中的任意一种。