[发明专利]植物纤维负载改性纳米二氧化钛复合材料及其制备与应用

权利要求书

1.一种植物纤维负载改性纳米二氧化钛复合材料，其特征在于，按如下方法制备得到：

(1)制备植物纤维：

选取天然植物枝条，经打抛、烘干、碎化、纯化处理，得到植物纤维；

所述天然植物枝条选自竹子、芦苇、稻草、小麦秸秆中的一种或两种以上任意比例的混合物；

(2)制备改性二氧化钛纳米溶胶：

2-a、室温下，将钛酸四丁酯逐滴加到异丙醇中，以300-400r/min的速率搅拌25-35min，用浓硝酸调节pH至2.5-3.5，得到溶液A；所述钛酸四丁酯与异丙醇的体积比为1：4.2-6；

2-b、将二次蒸馏水和异丙醇混合，搅拌均匀，得到溶液B；所述二次蒸馏水与异丙醇的体积比为1：1.1-1.8；

2-c、将硝酸银溶液逐滴加到乙二胺溶液中，搅拌，得到溶液C；所述硝酸银溶液的浓度为2-4wt％；所述乙二胺溶液的浓度为2-4wt％；所述硝酸银溶液与乙二胺溶液的体积比为1：1.2-2；

2-d、搅拌条件下，将溶液B、溶液C分别滴加到溶液A中，得到改性纳米二氧化钛溶胶；所述溶液A与溶液B、溶液C的体积比为1：0.23-0.32：0.08-0.13；

(3)制备复合材料：

3-a、将步骤(1)所得植物纤维浸没于步骤(2)所得改性纳米二氧化钛溶胶中15-25min，之后取出，用去离子水洗涤，于95-110℃干燥10-13h，接着在惰性气体保护下，于500-600℃焙烧1.5-2.5h，得到的焙烧物即完成一次负载过程；

3-b、将3-a得到的焙烧物替代所述的植物纤维按3-a方法重复负载过程2-4次，最终得到负载改性纳米二氧化钛的植物纤维，之后经氮元素掺杂，再于惰性气体保护下经450～550℃热处理1.5～2.5h，得到成品复合材料。

2.如权利要求1所述的植物纤维负载改性纳米二氧化钛复合材料，其特征在于，步骤(1)中，所述打抛、烘干、碎化、纯化处理的操作方法为：

将所述天然植物枝条进行打抛，接着用水浸渍，升温至120℃保温1h后，冷却至室温，用去离子水清洗，然后置于100℃的烘箱中烘干，取出粉碎过筛，接着进行纯化，即：将粉碎过筛后的固体物质浸渍于沸水中1min，然后依次用5g/L的H₂O₂水溶液、4g/L的Na₂SiO₃水溶液进行氧漂，再经水洗、沸水洗、去离子水冲洗，最后放入100℃的烘箱中烘干，得到植物纤维。

3.如权利要求1所述的植物纤维负载改性纳米二氧化钛复合材料，其特征在于，步骤(3)中，所述氮元素掺杂为：在WSPS-13.56-1000固态射频电源中，在频率为13.56MHz，输出功率为1000W，供电电压为220V，效率为65％，散热方式为风冷的条件下，采用微波等离子体掺杂方法，以氮气为气源，掺杂时间为15-25min。

4.如权利要求1所述的植物纤维负载改性纳米二氧化钛复合材料作为强吸附能力光催化剂的应用。

5.如权利要求4所述的应用，其特征在于，所述植物纤维负载改性纳米二氧化钛复合材料用于甲醛的吸附去除。