活性炭纤维复合材料的制备及其光催化改性研究
碳碳复合材料的制备及研究进展
炭/ 炭复合材料的制备及研究进展摘要：综合国内外各种文献资料，总结了炭炭复合材料的用途、制备工艺，简要介绍了几种主要的致密化方法，并对炭炭复合材料的抗氧化研究、石墨化研究做了初步的介绍，最后提出了炭炭复合材料今后发展的方向.关键词：炭炭复合材料，致密化，化学气相沉积，抗氧化，石墨化.1 引言炭/ 炭复合材料是具有优异耐高温性能的结构与功能一体化工程材料。
它和其它高性能复合材料相同, 是由纤维增强相和基体相组成的一种复合结构, 不同之处是增强相和基体相均由具有特殊性能的纯碳组成[1-2]。
炭/ 炭复合材料具有低密度、高强度、低烧蚀率、高抗热震性、低热膨胀系数、零湿膨胀、不放气、在2 000 C 以内强度和模量随温度升高而增加、良好的抗疲劳性能、优异的摩擦磨损性能和生物相容性（组织成分及力学性能上均相容）、对宇宙辐射不敏感及在核辐射下强度增加等性能[1-3], 使炭/ 炭复合材料在众多领域有着广泛用途。
在发达国家，炭/ 炭复合材料已被成功用于航天飞机的机翼前缘、鼻锥、货舱门，高推动比战机发动机的涡轮，高性能火箭发动机喷管、喉衬、燃烧室等，新一代先进飞机、坦克、赛车、高速列车等的刹车材料，以及火箭、飞机的密封圈等构件[4]，同时，炭/ 炭复合材料作为生物医学材料，人造心脏瓣膜、人工骨、牙种植体及作为植入材料用于矫形是近年来的研究重点[5-7]; 作为智能材料，由于其受拉力后电阻增加，是很好的拉伸传感器，具有广阔的发展前景[8]。
炭/炭复合材料由碳纤维增强碳基体复合而成。
碳基体以热解炭的形式存在，由碳源先驱体经热解碳化而成。
炭/炭复合材料的制备工艺包括: 碳纤维及其结构的选择; 基体碳先驱物的选择; 炭/炭复合材料坯体的成型工艺; 坯体的致密化工艺以及工序间和最终产品的加工等[9]。
其中，关键技术在于坯体的致密化。
2 炭/炭复合材料的致密化工艺传统的炭/炭复合材料致密化工艺主要有化学气相沉积（CVD、化学气相渗透（CVI）和浸渍法。
活性炭的再生及改性进展研究
活性炭的再生及改性进展研究一、活性炭再生的意义活性炭再生的目的是为了恢复其吸附性能，延长使用寿命，减少生产成本，节约资源。
活性炭再生不仅可以减少对环境的污染，还可以实现资源的再利用，具有重要的经济和环境效益。
研究活性炭再生技术对于实现清洁生产和循环利用具有重要的现实意义。
二、活性炭再生的方法活性炭再生的方法主要包括物理法、化学法和生物法。
物理法是指采用高温脱附、压力变化等物理手段进行再生；化学法是指采用化学试剂对活性炭进行处理；生物法是指利用微生物对活性炭进行再生。
物理法和化学法是目前应用较为广泛的再生方法。
1. 物理法物理法的再生方法包括高温脱附、换热再生和压力变化等。
高温脱附是指将饱和吸附剂在高温下进行加热，通过升高温度来驱除吸附在活性炭孔隙中的物质，达到再生目的。
换热再生是指利用其他热载体通过热交换的方式来对活性炭进行再生。
而压力变化则是通过改变活性炭所处环境的压力来实现对活性炭的再生。
2. 化学法化学法的再生方法主要包括氧化法、还原法和酸碱法等。
氧化法是指将活性炭暴露在氧化剂中，使其与被吸附的物质发生氧化反应，从而达到再生的目的。
还原法则是指将氧化的活性炭暴露在还原剂中，还原被氧化的活性炭。
酸碱法是指利用酸碱溶液对活性炭进行处理，使活性炭脱附被吸附的物质。
三、活性炭改性的意义活性炭改性的目的是为了提高其吸附性能，扩大其应用领域，增加其使用寿命。
通过对活性炭进行改性处理，可以使其在医药、食品、环保等领域发挥更大的作用。
研究活性炭改性技术对于提高活性炭的使用性能具有重要的意义。
四、活性炭改性的方法活性炭改性的方法主要包括物理改性、化学改性和复合改性。
物理改性是指通过改变活性炭的外部形貌和孔结构来提高其吸附性能。
化学改性是指利用化学方法改变活性炭的表面性质和化学成分，以提高其吸附性能。
复合改性则是指通过将活性炭与其他吸附材料或催化剂进行复合，以提高其吸附性能。
2. 化学改性化学改性的方法主要包括氧化改性、硫化改性和氮掺杂改性等。
活性炭纤维负载二氧化钛光催化剂的制备及性能评价
研究背景
近年来，光催化技术在环境污染治理、能源转化等领域受到广泛。二氧化钛 光催化剂因其优异的氧化还原性能和宽广的光响应范围，成为光催化领域的研究 热点。然而，二氧化钛光催化剂的制备过程中往往存在团聚、比表面积较小等问 题，影响了其光催化效果。活性炭纤维具有高比表面积、良好化学稳定性和发达 的孔结构，可以作为负载基体改善二氧化钛光催化剂的性能。
活性炭纤维负载二氧化钛光催化剂 的制备及性能评价
01 引言
03 材料和方法 05 讨论和分析
目录
02 研究背景 04 制备工艺和性能测试 06 参考内容
引言
活性炭纤维是一种优良的吸附材料，具有高比表面积、高吸附性能和良好的 化学稳定性。二氧化钛光催化剂是一种常见的光催化材料，具有优良的氧化还原 性能和宽广的光响应范围。将活性炭纤维与二氧化钛光催化剂结合，可以充分发 挥两者的优势，制备出高效的光催化复合材料。本次演示主要评价了活性炭纤维 负载二氧化钛光催化剂的制备及性能，以期为光催化领域的发展提供新的思路。
材料与方法醇、硝酸、活性炭等。
2、制备方法
（1）二氧化钛的制备：将钛酸四丁酯和乙醇按照一定比例混合，在搅拌下 逐滴加入硝酸，然后加热至一定温度，待溶液变为白色后冷却至室温，得到二氧 化钛沉淀。
（2）活性炭负载二氧化钛复合材料的制备：将活性炭浸泡在含有二氧化钛 沉淀的溶液中，一定时间后取出活性炭，干燥后在一定温度下进行热处理，得到 活性炭负载二氧化钛复合材料。
参考内容
引言
光催化技术是一种高效、环保的能源利用方式，被广泛应用于空气净化、水 处理、太阳能电池等领域。其中，二氧化钛（TiO2）因其良好的光催化性能和稳 定性而受到广泛。然而，二氧化钛的可见光响应范围窄、光催化活性低等问题限 制了其实际应用。为了提高二氧化钛的光催化性能，研究者们提出了多种改性方 法，其中包括活性炭负载二氧化钛复合材料的制备。本次演示将探讨活性炭负载 二氧化钛复合光催化剂的制备方法及其光催化性能。
二氧化钛／活性炭复合材料的制备及光催化降解性能
２ １ ０ ２年 ６ 月
苏 州 科 技 学 院 学 报 （ 然 科 学 版） 自
Ｊ ｕｎ ｌｏ ｕ ｈ ｕＵｎｖ ｒｉ ｆＳ ｉｎ ｅａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ （ ｔｒｌＳ ｉｎ ｅ） ｏ ｒ ａ ｆＳ ｚ ｏ ｉｅ ｓｔ ｏ ｃｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｎａｕ ａ ｃｅ ｃ ｙ
１ 实 验 部 分
１１ 主 要 试 剂 及 仪 器 ．
钛 酸 四 丁酯 （ ８Ｏ ） 四氯 化 钛 （ ９ ， 酸 钛 （ ６ ， 水 乙醇 ， 酸 （ ５ ６ ％） 盐 酸 （６ ， 水 ≥９ ． ％ ， ９ ％） 硫 ９ ％） 无 硝 ６ ％一 ８ ， ３ ％） 氨 （５ ２ ％） 甲基 橙 ， 为市售 分 析纯 试剂 。颗粒 活性 炭 ， ２ ％一 ８ ， 均 山西 大 同生 产 。 金 卤灯 电箱 ， ＨＭ一 ０ 佛 山市 嘉耀 照 明有 限公 司 。紫 外一 见分 光光 度计 ，６新 世 纪 ， 京普 析 通用 仪 器 ７， 可 Ｔ 北
Ｖｏ ． ９ Ｎｏ ２ １２ ．
Ｊ ｎ． ２ ２ ｕ ０１
二氧化钛 ／ 活性炭复合材料的 制备及光催化降解性能
耿 佳 ，冯 芳 ，颜 怀 洋 ，王 东田
（ 州科技学院 化学与生物工程学 院， 苏 苏州 ２５０ ） 苏 江 １ ０ ９
摘
要 ： 究 对 比三 种 锐 钛 矿 二 氧化 钛 溶 胶 的 常温 制备 方 法 ， 用 溶 胶 凝 胶 法 以 四氯 化 钛 和 氨 水 为 原 料 制得 二 氧 化 研 选
法 制备 纳 米 晶 ＴＯ 的报 道 ｉ 。近年 还开 发 了低 温水 热 法【 ４ ｌ ］ ３ 。
笔 者 对 比不 同原 料 的低 温纳 米 晶制 备法 ， 选制 得 的锐 钛矿 ＴＯ 溶 胶浸 渍 活性 炭 。 究 中 ， 比载体 活 优 ｉ： 研 对 性 炭经 过 强 氧化 处理 前后 对 ＴＯ 负载情 况 ， 究其 对 水溶 液 中 甲基 橙 的光催 化 降解 效果 的影 响 。 ｉ 研
ZnO活性炭纤维复合材料的研究的开题报告
ZnO活性炭纤维复合材料的研究的开题报告一、研究背景及意义随着环境污染的不断加剧，如何有效地去除污染物成为人们关注的热点问题之一。
活性炭具有良好的吸附性能和化学稳定性，已被广泛应用于水处理、空气净化等领域。
但是，传统的活性炭存在比表面积小、吸附速度慢、再生和利用困难等问题，使其应用受到了限制。
近年来，研究人员发现将活性炭与其他材料复合能够克服其缺陷，提高材料的性能。
ZnO作为一种广泛应用的纳米材料，具有较高的表面积和优异的光催化性能，可用于废水处理、空气净化等领域。
将其与活性炭纤维复合，能够将其优点发挥到极致，提高材料的吸附性能、光催化性能和稳定性。
因此，本研究计划制备ZnO活性炭纤维复合材料，通过对其吸附性能、光催化性能和稳定性等方面的研究，探究其在环境污染治理领域的应用前景。
二、研究内容及方法1.制备ZnO活性炭纤维复合材料：采用水热法将ZnO纳米颗粒沉积在活性炭纤维表面，制备ZnO活性炭纤维复合材料。
2.测试复合材料的物理化学性质：包括比表面积、孔结构、荧光光谱等测试。
3.研究复合材料的吸附性能：利用甲醛、苯等模型物对复合材料进行吸附实验，并测定吸附速度和吸附量。
4.探究复合材料的光催化性能：利用紫外可见光光谱仪测定复合材料的光吸收性能，并对罗丹明B等模型污染物进行光催化实验。
5.分析复合材料的稳定性：通过反复使用和再生实验，分析复合材料的失活机制和再生效果。
三、预期结果及意义通过制备ZnO活性炭纤维复合材料并对其性能进行研究，预计可以得到以下结果：1.成功制备高比表面积、孔结构合理的ZnO活性炭纤维复合材料。
2.在吸附实验中，复合材料表现出优异的吸附性能，吸附速度和吸附量均明显提高。
3.在光催化实验中，复合材料表现出较好的光催化降解性能，对罗丹明B等模型污染物的光催化降解效果明显。
4.反复使用和再生实验表明复合材料具有较好的稳定性和再生效果。
通过对复合材料的研究，将为其在环境污染治理领域的应用提供理论基础和实验依据，有望解决目前环境污染治理领域中活性炭材料的潜在问题，推动相关技术的发展和进步。
活性炭纤维材料的制备与性能研究
活性炭纤维材料的制备与性能研究活性炭纤维材料是一种具有较高孔隙度和比表面积的吸附材料，广泛应用于环境治理、能源储存、电化学催化等领域。
本文将探讨活性炭纤维材料的制备方法及其性能研究进展。
一、活性炭纤维材料的制备方法目前，活性炭纤维材料的制备方法较为多样化，常见的制备方法包括物理法、化学法和物化法等。
物理法制备活性炭纤维材料主要是经过模板法或纺丝-炭化法制备而成。
模板法是将纤维素或其他有机物为原材料的非晶态材料在模板的作用下形成孔道后进行炭化，制备的活性炭纤维材料具有高孔隙度和良好的分散性；纺丝-炭化法则是将聚丙烯和聚丙烯腈等物质通过纺丝成纤维，再通过高温炭化制备活性炭纤维材料。
化学法制备活性炭纤维材料主要是通过化学物质反应生成活性炭纤维材料。
常见的方法有静电纺丝-炭化法、沉淀炭化法等。
静电纺丝-炭化法是将含有活性炭前体物质的聚合物放入溶液中，静电作用将聚合物拉伸成纤维，再经过高温炭化得到活性炭纤维材料。
沉淀炭化法则是将金属离子或羟基化合物与活性炭前体物质反应生成活性炭纤维，该方法制备的活性炭纤维材料具有高孔隙度和高电导率。
物化法制备活性炭纤维材料则是将物理法与化学法结合，通过物理吸附或气相反应将活性剂及其它前体吸附在纤维表面，在高温或气相反应条件下进行炭化制备活性炭纤维材料。
二、活性炭纤维材料的性能研究进展1. 孔隙度与比表面积由于活性炭纤维材料的孔隙度比常见的材料（例如白炭黑、活性炭颗粒）高出数倍，使其具有更高的吸附能力。
近年来，学者们通过调控纤维的直径、导向剂的添加等方式控制纤维的孔径和孔隙度，得到了具有不同孔径分布和比表面积的活性炭纤维材料。
2. 电化学性能活性炭纤维材料具有优异的电化学性能，广泛应用于电容器等电化学器件的制备中。
近年来，学者们通过研究活性炭纤维材料的表面化学性质，发展了活性炭纤维材料的超级电容性能研究。
活性炭纤维材料具有较高的比电容、较快的电荷/放电速率和长期循环稳定性等特点，有望在储能领域中得到广泛应用。
试析活性碳纤维化学改性的研究现状
试析活性碳纤维化学改性的研究现状一、活性碳纤维（ACF）的特点对于活性碳纤维来说，其形成主要是通过原丝发生一定的碳化活化来实现的。
在这一过程当中，原丝不断发生碳化，碳原子形成一种与芳环结构相类似的层状结构，然而在芳环之中仍存在着一定数量的杂原子，这些杂原子往往会对层状结构的形成造成较大程度上的阻碍。
同时，对于非碳原子来说，在这一过程之中逐渐脱除。
在层状结构仍未形成之前，这一时期的碳纤维（CF）大多为多晶乱层石墨结构。
而当碳纤维发生一定程度的活化，并形成活化碳纤维之后，其结构基元并未发生任何变化。
一般情况下，在高温的环境之中，碳纤维发生活化时往往表现出微晶的直径以及厚度发生一定程度的增大，而且微晶之间的排列也区域整齐。
尽管如此，其中仍然存在着一定的不均匀性，无法将其彻底消除。
因此，综上所述，从宏观上来看，我们可以将活性碳纤维看作是不均匀的多相结构。
在碳纤维经过一定的活化形成活化碳纤维的过程之中，高温水蒸汽可以对一部分的原子进行一定程度上的脱除。
这样一来，就形成了一定数量的微孔，并逐渐生成羧基、羰基等含氧活性基团。
对于活性炭纤维来说，其表面的酸性会发生一定程度上的增加。
活性碳纤维具有很大的比表面积，通常情况在1000m2/g到3000m2/g的范围之内，同时，在其表面又存在较多数量的微孔，这些微孔的体积之和甚至占到的总孔提及的90%以上。
正是由于这些结构，活性碳纤维具有很强的吸附性，具体表现在三个方面：吸附的容量较大；吸附的效率高；吸附以及脱附的速度快。
除此之外，活性碳纤维还具有另一个特点，那就是较强的氧化还原能力。
因此，活性碳纤维在环境保护、纺织、食品等方面有诸多应用，如净化空气及水（吸附甲醛、甲苯等挥发性有机物，吸附水中的重金属离子）、烟气脱硫、处理汽车尾气等。
二、活性碳纤维化学改性的研究现状1.化学活化以及催化活化的改性对于化学活化改性来说，它主要指的是对相关的化学物质进行有效的利用，促使碳纤维能够进一步的发生碳化以及活化。
粘胶基活性炭纤维及其改性研究
粘胶基活性炭纤维及其改性研究活性炭纤维（ＡｃｔｉｖａｔｅｄＣａｒｂｏｎＦｉｂｅｒ，ＡＣＦ）是继粉状活性炭（ＰＡＣ）和颗粒活性炭（ＧＡＣ）之后发展起来的一种新型碳材料。
活性炭纤维可以按其原料的不同分类，较常见的有粘胶基、酚醛基、聚丙烯腈基和沥青基活性炭纤维，其他原料的有聚偏二氯乙烯、聚酰亚胺纤维、ＰＢＯ纤维、聚苯乙烯纤维、聚乙烯醇纤维、聚氯乙烯（Ｓａｒａｎ）基、ＰＶＡ基、天然植物纤维基等系列的ＡＣＦ［１］，其产量以粘胶基最多。
粘胶基活性炭纤维的制备原料低廉，得率高，研制成功的最早，结构性能优良，是目前工业化生产和应用最广泛的炭纤维，因而具有及高的研究价值。
１结构特点１．１高比表面积粘胶基活性炭纤维的比表面积从９００－２０００ｍ２／ｇ，有巨大的伸缩空间，可以根据不同的需要进行制备。
１．２孔径均匀紊乱碳层堆叠的类石墨微晶结构，主要以微孔为主，９２％的孔径＜２ｎｍ［２］。
变化范围可以从０．２－２ｎｍ，含有少量的中孔，基本上没有大孔。
ＡＣＦ的微孔孔径，直接开口于表面［３］，比较一致。
１．３活性基团丰富粘胶基ＡＣＦ的主要成分是碳，此外还有少量的氧和氢等元素，为较纯的纤维素结构，纤维表面结构复杂，有类石墨或交联烃类的碳氢结构单元、羟基、醚基、羰基、羧基等［４］，具有含氮官能团是其应用在脱硫、脱氮领域的一个很重要的因素。
由于基团活性强，可以与多种物质发生反应。
２性能２．１吸附性能活性炭纤维微孔结构直接分布于固体表面，使吸附质分子不需穿过大孔、中孔而直接到达微孔的吸附部位，缩短了吸附行程，加快了吸附速率，使大量微孔得到了充分利用。
粘胶基活性炭纤维的吸附容量大，吸附层薄，吸附灵敏度高，在低浓度甚至痕量下，也可进行极其有效的吸附，吸附效率比活性炭高得多；再生容易，对乙醇的再生吸附率超过９５％［５］。
２．２电性能活性炭纤维孔道比较畅通，连接紧密，电阻低，极化性导电性好，适用于作电极材料，且具有耐热性强、热膨胀性低、化学性能稳定等优点，在一些电池或电器的电极生产中已经得到应用。
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中国石油大学（华东）
硕士学位论文
活性炭纤维复合材料的制备及其光催化改性研究
姓名：谭树成
申请学位级别：硕士
专业：化学工艺
指导教师：郑经堂
20060501
中国石油犬举（华东）硕士论文第３章活性炭纤维复合材料的制备及表征援建结梅，应该是萋熬态，至多是一耱短程毒痔。
瑟３．１５绘爨了ＡＣＦＭ样品的ＸＲＤ图谱，样黼在２０＝２２～２６０和２０＝４４。
处表现出较宽的衍射峰，分别对应于无序石凝结构的００２丽和１０１面ｆ７４Ｊ。
随着活化温度的提毫，００２巍囱夸受疫方囊镶移，表甓滔魏弓ｌ趋ＡＣＦＭ熬无定影绪搀逐步增强。
３。
３．７挡攒电镜分析
豳３·１６ＡＣＦＭ样品的ｓＥＭ照片
銎３一１６是ＡＣＦＭ榉鼹不同放大倍率静ＳＥＭ照Ｈ－，图３．１６（Ａ）可以清晰静褥如ＡＣＦ的分布情况，野缳排列呈现无序状态，结稳魄较松散。
图３—１６（Ｂ）显示ＡＣＦ驻相粘联在一起，酚醛树脂热解形成的残炭均匀覆盖在ＡＣＦ表露，将戈缪排列斡纾缀糙络成一体，绎维之惩黪交错形成了开放式豹太孔结构，允许气态或者液态的吸附质自由通过ＡＣＦＭ体相，从而加快吸附质到达ＡＣＦ表面的速度。
热解残炭猩纤维之间还趣到架桥终用，瑷强了ＡＣＦＭ静秀学性戆。
残淡熬数量与麓入耱结交鞋静魄锲存关，秸结剂越多热解产生韵残炭必然越多。
残炭的增多ｊｃ寸ＡＣＦＭ材料力学性能的提高肖利，但是从吸附性能考虑，过多的残炭覆盖在纤维表丽必然
堵塞丈塞黪皴兹瑟遂，瞧苓曩｜于嚣款凌大琵绩梅戆形戎。
震爨纛残登夔
４１。