journal article·2026Open access

Carbon fibers with infiltrated TiO 2 nanocrystalline layers: photocatalytic performance

Pavan Kumar Chennam, Martina Rihova, Susan Azpeitia, Marcela Sepúlveda, Martin Kachlík, Miloslav Pouzar, Veronika Čičmancová, Karel Maca, Mato Knez, Jan M. Macak

Nanoscale· Volume 18· Issue 1

Abstract

This study examines the synergy of carbon fibers (CFs) and an infiltrated TiO2 nanocrystalline layer for photocatalytic degradation of methylene blue (MB). The CFs@TiO2 nanocomposite was developed using Vapour Phase Infiltration (VPI) of TiO2 into polyacrylonitrile fibers with 5-160 infiltration cycles and subsequently carbonized at 900 °C. This integrated production method enables precise integration of TiO2 and consistent coating over the fiber surface. SEM confirms the TiO2 layer thickening from 15.7 ± 2.4 nm to 34.7 ± 3.4 nm as the cycles increase from 40 to 160, while EDX and EDXRF indicate a similar rise in TiO2 content. XRD and Raman spectroscopy confirm the production of anatase TiO2 for VPI 40 c and higher, attributed to size-induced crystallization. UV-Vis DRS demonstrates that the optical bandgap varies with the cycle number in accordance with the development of the TiO2 layer. The outcomes of photocatalytic experiments under UV illumination indicate that the maximum degradation rate is achieved with the thickest coating. The CFs@TiO2 demonstrate exceptional cycle stability. This study emphasizes the potential of VPI-derived CFs@TiO2 as durable and effective photocatalysts.
Source: europepmc · Quality: candidate unverified · Source record ↗

Research context

OpenAlex topics: TiO2 Photocatalysis and Solar Cells · Advanced Photocatalysis Techniques · Fiber-reinforced polymer composites

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Central European Institute of Technology, Brno University of Technology, Purkynova 123, 61200 Brno, Czech Republic

CIC nanoGUNE BRTA, Tolosa Hiribidea 76, E-20018 Donostia/San Sebastian, Spain

Center of Materials and Nanotechnologies, Faculty of Chemical Technology, University of Pardubice, Nam. Cs. Legii 565, 53002 Pardubice, Czech Republic

Ikerbasque, Basque Foundation for Science, Plaza Euskadi 3, E-48009 Bilbao, Spain

Funding

Ministerstvo Školství, Mládeže a Tělovýchovy · Central European Institute of Technology · Federación Española de Enfermedades Raras

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