以生物质材料为模板煅烧各种仿生多孔无机陶瓷材料,已经成为木材科学的关键性课题和国际研究热点之一。本文以速生树种欧美杨（Populus×Euramericana cv.）的成熟材、枝丫材、单叶省藤（calamus simplicifolius）的藤材和毛竹竹材为模板浸渍钛酸丁酯Ti（OC4H9）4,在氮气氛围中煅烧杨木模板的木炭陶瓷和Charcoal/TiO₂（C/TiO₂）复合陶瓷,再以C/TiO₂复合陶瓷为模板浸渍Ti（OC4H9）4,在氧化氛围中去除炭模板煅烧成生物形貌的TiO₂多孔陶瓷;并以木质生物质材料纤维为模板,制备C/TiO₂复合材料。得出的主要结论如下:（1）采用了常压-真空-高压-常压浸渍技术,大大减少了浸渍的次数,为溶胶有效浸渍木材提供了技术参考。从杨木解剖结构、流体热力学等角度,分析sol在阔叶材中渗透、传输和凝胶机理,得出木材纺锤形构造、纹孔结构是溶胶浸渍中造成毛细现象和栓塞现象的主要原因。（2）通过X射线衍射（XRD）技术分析了杨木木炭陶瓷石墨化度、C/TiO₂复合陶瓷和TiO₂陶瓷中TiO₂的晶相转变规律。实验结果表明,杨木、藤材和竹材木炭陶瓷在温度达到800℃时,石墨化度为负值（-6.61%）,说明其石墨化程度较低;C/TiO₂复合陶瓷中TiO₂的晶相在大约400℃时出现了锐钛矿结构的晶相,700⁸00℃是TiO₂由锐钛矿结构向金红石结构转变的温度,比氧化氛围中TiO₂相变点转化温度高100℃以上,主要由于氮气和还原性氛围导致了TiO₂相变点转化滞后;TiO₂陶瓷中晶相结构为金红石相结构,随着煅烧温度的提高,只是衍射峰值不断增强,TiO₂陶瓷结晶越来越好。（3）通过差重-热重（TG-DTG）技术分析了杨木成熟材、枝丫材、藤材、竹青、竹肉和竹黄的C/TiO₂复合陶瓷的热稳定性和浸渍的难易程度。C/TiO₂陶瓷煅烧的温度越高其热稳定性越好,成熟材C/TiO₂复合陶瓷中TiO₂含量略高于枝丫材复合陶瓷,均达到70%以上;而藤材、竹青、竹肉和竹黄的C/TiO₂中TiO₂占炭模板的百分比分别为61.80%、24.85%、31.46%和33.10%,说明竹黄浸渍相对容易,竹青浸渍最困难,藤材相较竹材浸渍要容易得多,杨木模板最容易浸渍。C/TiO₂复合陶瓷材料的燃烧最快时温度、起始分解温度和燃尽温度仅与煅烧材料的目标温度有关,与材料模板的种类无关。煅烧的陶瓷的目标温度越低,C/TiO₂复合陶瓷材料燃烧最快温度会越小。枝丫材和成熟材模板在制备C/TiO₂复合材时,没有明显区别,只是浸渍效果上成熟材稍好于枝丫材,这为枝丫材或其他类型木质纤维材料煅烧炭复合陶瓷材料提供了可靠依据。（4）比较了杨木和藤材模板到杨木和藤材木炭陶瓷、杨木和藤材模板到杨木和藤材C/TiO₂复合陶瓷材料的煅烧过程的尺寸收缩率。成熟材、枝丫材和藤材的C/TiO₂复合陶瓷煅烧到800℃时体积收缩率均在50%以上,其中枝丫材收缩率较成熟材大,主要是枝丫材发育不成熟造成的;煅烧杨木枝丫c/tio2复合材料,径向收缩率明显大于轴向收缩率;成熟材煅烧成c/tio2复合材料收缩率为径向>弦向>轴向,收缩的各向异性特征特别明显。煅烧到800℃藤材模板径向最大平均收缩率约为21.8%,轴向最大平均收缩率约为11.7%,径向收缩接近轴向收缩率的2倍,含有藤边的藤材出现断裂现象和表面向藤芯内弯曲的现象,模板收缩率呈现明显的各向异性特征,剔除藤边并采用对称结构的模板是煅烧无断裂现象的生物形貌藤材c/tio2复合材和tio2陶瓷的有效手段。（5）比较枝丫材、成熟材和藤材从c/tio2复合陶瓷到tio2陶瓷的尺寸收缩率。结果表明,枝丫材c/tio2复合材料煅烧成tio2陶瓷,径向和轴向平均收缩率分别为9.00%和8.79%;藤材c/tio2复合材料煅烧成tio2陶瓷,径向和轴向平均收缩率分别为9.7%和9.9%;而成熟材c/tio2复合材料煅烧成tio2陶瓷,径向、弦向和轴向平均收缩率为8.81%、8.31%和8.61%,在各方向上具有相似的收缩规律。木材结构各向异性微结构造成的收缩性在复合陶瓷煅烧成金属氧化物陶瓷过程中基本消失,表现为各向同性。（6）通过扫描电镜（sem）技术表征了杨木、藤材和竹材木炭陶瓷、c/tio2复合陶瓷,以及杨木和藤材形态的tio2陶瓷微观形貌。800℃成熟材炭材的导管、木材纤维细胞、射线细胞、对列纹孔分别的平均管径约为30¹50、3¹5、3¹0和1.5μm。800℃枝丫材炭具有类似的孔径结构,但幼龄材炭比成熟材炭细胞壁要薄得多,分别平均厚度约为1μm和2μm。800℃藤材木炭陶瓷的导管、筛管、基本薄壁组织、椭圆形对列纹孔、纤维和纤维内壁纹孔的横切面孔径,其孔径平均值分别是200、50、20、2⁵、2和1μm左右。800℃煅烧的藤材c/tio2的复合材料大导管内直径皱缩到原来炭材的3/4,大约在150μm左右,筛管管径略小于50μm。800℃竹材木炭陶瓷的横切面大导管、近邻分布的小导管、纤维束空腔和基本薄壁细胞的横向直径约为100、10³0、1¹0和25μm;竹材木炭陶瓷的径切面的基本薄壁细胞、纤维束中纤维直径为20-60和1¹0μm,基本组织的薄壁细胞和纤维束上存在一些直径约1μm左右纹孔,且数目不丰富,这为溶胶sol难以浸渍竹质材料和很难煅烧竹材微观形貌的tio2陶瓷找到事实上的依据。在横切面和径切面上800℃的c/tio2复合陶瓷材料比较完美地复制了模板的形貌,并惊奇地发现杨木800℃的c/tio2复合陶瓷材料,在细胞壁上出现了蜂窝状的介孔,为该材料在吸附作用和催化作用等性能上找到了可靠的依据。枝丫材模板、成熟材和藤材模板在仿生制备生物形貌陶瓷时是等效的,当形成金属氧化物陶瓷时,由于炭模板的去除,在炭模板上的介孔结构消失,剩下了微米级的大孔,但金属氧化物微结构依然保持了模板在微米级上的形貌。竹材很难煅烧成金属氧化物微结构陶瓷。（7）对竹材试样利用体积比为30%H2O₂:CH₃COOH=1:1的溶液离析,利用医用纱布过滤,将竹材纤维和薄壁组织分离,测得竹材纤维和薄壁组织质量比约49:34;利用此方法对于杨木和竹材纤维分离是有效的。（8）20Mmol/L钛酸丁酯溶液浸渍过的杨木、藤材和竹材纤维,在相同温度下氮气氛围中煅烧,得到TiO₂纤维活性炭的炭化得率按竹材纤维、杨木纤维、藤材纤维逐渐减小。各种TiO₂活性炭纤维在煅烧温度超过1000℃,其炭化得率显著降低,温度对炭化得率影响较大。按国标GB/T12496.10-1999测定TiO₂纤维活性炭对甲基蓝吸附量,在700℃后的各种活性炭复合材料随着煅烧温度的提高,甲基蓝吸附量越来越大,在1000℃附近煅烧的各种活性炭TiO₂复合材料对甲基蓝吸附量为最大,当温度进一步升高时,复合材料对甲基蓝的吸附能力逐步下降。