[发明专利]一种毛刺状碳复合二氧化钛纳米纤维及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种毛刺状碳复合二氧化钛纳米纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将高分子化合物和钛源溶于含酸的醇溶液中，搅拌得到均匀溶液；

步骤2，将步骤1得到的溶液进行电纺，得到电纺纤维膜；

步骤3，将电纺纤维膜预氧化；

步骤4，将预氧化的电纺纤维膜碳化，得到碳复合TiO₂纤维膜；

步骤5，将碳复合TiO₂纤维膜进行酸处理；

步骤6，将酸处理后的碳复合TiO₂纤维膜洗涤过滤，然后干燥；

步骤7，取步骤6的产物在碱溶液条件下进行水热反应；

步骤8，将步骤7制得的产物洗涤过滤，放入酸中进行离子交换；

步骤9，将步骤8制得的产物去掉酸后干燥并煅烧，即得到毛刺状碳复合TiO₂纳米纤维；

步骤4中，碳化温度为400℃～1000℃，碳化时间为0.5 h～10h；

步骤5中，酸为盐酸、硝酸、硫酸和磷酸中的一种或几种的混合酸，酸处理温度为20℃～100℃，酸处理时间为0.5 h ～10h；

步骤7中的碱为NaOH、KOH或LiOH，浓度为5 mol/L ～12mol/L，水热温度为90℃～200℃，水热时间为1 h～10h。

2.根据权利要求1所述的一种毛刺状碳复合二氧化钛纳米纤维的制备方法，其特征在于，步骤1中，含酸的醇溶液中的酸为含碳数在十及以下的酸中的一种，醇为含碳数在十及以下的醇的一种，醇和酸的质量比为（1～30）：1，高分子化合物为可溶于有机溶剂的聚合物或其混合物，高分子含量为0.05-1g/mL，钛源含量为0.05-1g/mL。

3.根据权利要求1所述的一种毛刺状碳复合二氧化钛纳米纤维的制备方法，其特征在于，步骤2中，电纺电压为8 kV ～30kV，电纺针头与接收极的距离为8 cm ～30cm。

4.根据权利要求1所述的一种毛刺状碳复合二氧化钛纳米纤维的制备方法，其特征在于，步骤3中，预氧化温度为100℃～400℃，时间为0.5 h～10h。

5.根据权利要求1所述的一种毛刺状碳复合二氧化钛纳米纤维的制备方法，其特征在于，步骤9中的干燥温度为20℃~120℃，煅烧温度为400℃～1000℃，煅烧时间为0.5 h～10h。

6.一种采用权利要求1-5任意一项所述的制备方法制得的毛刺状碳复合二氧化钛纳米纤维，其特征在于，包括基体，基体上均匀分布有毛刺部分，基体由C、Ti和O元素组成，毛刺部分由Ti和O元素组成，比表面积为229.11 m²·g^-1～586.76m²·g^-1。

7.根据权利要求6所述的毛刺状碳复合二氧化钛纳米纤维在能量转换及储能、光催化、电催化、光电催化、吸附、气体传感、光致发光、作为压电材料以及作为电磁材料中的用途。