一种碳纤维负载介孔二氧化钛的制备方法

摘要

本发明公开了一种碳纤维负载介孔二氧化钛的制备方法，属于碳纤维表面改性技术。本发明采用活化处理的碳纤维为负载体，通过溶胶-凝胶反应借助模板剂的导向作用将介孔二氧化钛负载于碳纤维表面。本发明的优点在于能够制备出具有介孔结构、负载量可控、分布均匀、物相为锐钛矿结构的二氧化钛改性碳纤维，介孔材料较高的比表面积有利于提高碳纤维增强体与基体材料的界面结合，进而提高碳纤维复合材料的力学性能；同时，对于拓展碳纤维在集结构-储能一体化的多功能复合材料方面的应用有重要意义。本发明可应用于先进复合材料、储能、吸附等技术领域。

主权项

一种碳纤维负载介孔二氧化钛的制备方法，其特征在于：采用活化处理的碳纤维负载介孔二氧化钛微粒，通过溶胶‑凝胶反应借助模板剂的导向作用将所述二氧化钛微粒负载于碳纤维表面；,具体包括如下步骤：步骤一，碳纤维活化处理：以丙酮为溶剂对碳纤维进行除浆处理；将除浆后的碳纤维进行液相化学氧化处理；之后用去离子水洗至中性，干燥；步骤二，配制溶胶：以钛酸四丁酯、三嵌段共聚物EO20PO70EO20、无水乙醇为原料混合，充分搅拌配成A溶液，再将乙醇、去离子水、浓盐酸配成B溶液，将B溶液缓慢加入到A液中后继续搅拌1 ~ 4h，得到浅黄色透明溶胶；透明溶胶中，钛酸四丁酯与三嵌段共聚物摩尔比为1：0.01 ~ 0.06，钛酸四丁酯与无水乙醇体积比为1：2 ~ 10，钛酸四丁酯与水摩尔比为4 ~ 0.1：1，钛酸四丁酯与浓盐酸摩尔比为1：0.1 ~ 1；步骤三，碳纤维负载二氧化钛：将活化处理后的碳纤维浸入所述透明溶胶，静置0.5 ~ 4h后提拉，取出碳纤维并置于空气中缓慢凝胶；然后将负载有所述凝胶的碳纤维放入烘箱干燥，于50 ~ 100℃下处理6 ~ 24h，之后于120℃下继续处理6 ~ 24h得干燥后的样品；步骤四，热处理：将干燥后的样品放入管式炉中，于350 ~ 550℃条件下热处理1 ~ 5h，即得到碳纤维负载介孔二氧化钛样品；所述二氧化钛微粒由二氧化钛纳米晶有序多层自组装而成，晶相为锐钛矿，具有介孔结构，二氧化钛纳米晶粒径为5 ~ 12nm。