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本文以粘胶基活性炭纤维(ACF)为原料,以水溶性酚醛树脂为粘结剂制备了片状的活性炭纤维复合材料(ACFM),考察了粘结剂用量、热处理升温速率、活化温度和活化时间对材料性能的影响。以钛酸四正丁酯为前驱物,采用溶胶一凝胶法将Ti02负载到ACFM上面,实现了ACFM的光催化改性,制得了TACFM材料,以亚甲基蓝溶液为模型化合物考察了溶胶配比、煅烧温度对产品反应性能的影响以及TACFM的重复利用性能,研究了TACFM对亚甲基蓝溶液降解机理。实验对所制备的材料进行了热重差热分析、扫描电镜(SEM)分析、X射线衍射(XRD)分析和低温N<,2>吸附测试。
实验结果表明在成型的基础上较低的粘结剂用量、较低的热处理升温速率、较高的活化温度和较长的活化时间都有利于材料吸附性能的提高。扫描电镜分析表明短切纤维无序交错排列,材料中形成了独特的开放式结构,低温氮吸附测试显示ACFM比表面积达891.6 m<2>/g,孔结构仍以微孔为主,并产生一定量的中孔,材料具有分子筛效应,对气体表现出吸附选择性。
TACFM与ACFM具有相似的孔结构分布,由于TiO<,2>对孔隙的堵塞,造成材料比表面积下降,而t图法分析结果表明TiO<,2>增加了材料的外表面积。由XRD分析和SEM照片可知,负载的TiO<,2>全部为锐钛矿相,并以薄膜形式负载于纤维表面。600℃下煅烧所得样品对亚甲基蓝降解效果最好。TACFM对亚甲基蓝溶液仍具有较好的吸附效果,但无光条件下循环两次后已基本失去吸附能力,然而在紫外光照射下,负载TiO<,2>与ACFM的协同作用使TACFM经六次使用后对亚甲基蓝溶液仍具有较好的降解效果,所以TACFM在基本保持原有吸附性能的同时,获得了良好的重复使用性能。