專利名稱：一種負(fù)載氧化錫的碳空心球復(fù)合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及碳空心球復(fù)合材料的制備方法。
背景技術(shù)：
負(fù)載氧化錫的碳空心球復(fù)合材料兼具碳空心球的密度低、隔熱性好的特點(diǎn)和氧化 錫的導(dǎo)電性高的特點(diǎn)，因而被廣泛地應(yīng)用于催化劑載體、氣敏材料和各種電容器材料，現(xiàn)有 的負(fù)載氧化錫的碳空心球復(fù)合材料的制備方法是以碳空心球做為模板，即先制備碳空心球 模板，接著對(duì)模板進(jìn)行改性，然后負(fù)載金屬陽(yáng)離子，最后通過熱處理的方法才能獲得負(fù)載氧 化錫的碳空心球復(fù)合材料，其合成工藝復(fù)雜，產(chǎn)率為30% 50%，產(chǎn)率低，不適合大規(guī)模生 產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的負(fù)載氧化錫的碳空心球復(fù)合材料的制備方法工藝復(fù)雜、
產(chǎn)率低的問題，而提供一種負(fù)載氧化錫的碳空心球復(fù)合材料的制備方法。 本發(fā)明的一種負(fù)載氧化錫的碳空心球復(fù)合材料的制備方法，按以下步驟進(jìn)行一、
稱取間苯二酚、甲醛、碳酸鈉、氯化錫和水，其中間苯二酚甲醛的摩爾比為100 :40 60、
間苯二酚碳酸鈉的摩爾比為100 :0. 08 0. 12、間苯二酚氯化錫的摩爾比為100 :90
110、間苯二酚水的摩爾比為100 :12 18. 5，并將間苯二酚、甲醛、碳酸鈉、氯化錫和水加
入到反應(yīng)器中混合均勻，再用鹽酸調(diào)解pH值至1 1. 5，攪拌20min 30min，得到水相溶 液；二、按正己烷Span-80的質(zhì)量比為100 :4 6稱取正己烷和Span-80，并混合均勻，得 到油相溶液；三、分別稱取經(jīng)步驟一制備的水相溶液和經(jīng)步驟二制備的得到的油相溶液，其 中水相溶液油相溶液的體積比為1 :2. 5 3. 5，在攪拌條件下，將水相溶液滴入到油相溶 液中并升溫至60°C 85t:后保持4h 48h，得到前驅(qū)體；四、將經(jīng)步驟三得到的前驅(qū)體依 次分別用丙酮、無水乙醇和水洗滌，然后在100°C 12(TC的條件下干燥2h 24h ;五、將經(jīng) 步驟四處理的前驅(qū)體放入管式爐中，用氮?dú)饣驓鍤獗Ｗo(hù)，保護(hù)氣的流量為10mL/mirT30mL/ min，以2°C /min 10°C /min的速度升溫至800°C 120(TC后保持lh 4h，即得負(fù)載氧化 錫的碳空心球復(fù)合材料。 本發(fā)明的負(fù)載氧化錫的碳空心球復(fù)合材料是以間苯二酚、甲醛和氯化錫為原料， 通過乳液法，直接將錫離子負(fù)載到碳空心球上，工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)率為60% 80%，所得的產(chǎn)物， 碳空心球的直徑為3 ii m 150 ii m，氧化錫負(fù)載在碳空心球上，本發(fā)明的負(fù)載氧化錫的碳空 心球復(fù)合材料可應(yīng)用于電極材料，采用本發(fā)明的負(fù)載氧化錫的碳空心球復(fù)合材料制備的電 極，具有高的循環(huán)穩(wěn)定性，經(jīng)過40次測(cè)試循環(huán)后，比電容還依然可達(dá)到150Fg—^170Fg—、通 過氧化錫的贗電容作用提高電容器電容和長(zhǎng)壽命的充放電特性。


圖1是經(jīng)具體實(shí)施方式
十七的經(jīng)步驟四處理得到的前驅(qū)體的紅外光譜圖；圖2是具體實(shí)施方式
十七制備的負(fù)載氧化錫的碳空心球復(fù)合材料的XRD衍射譜；圖3是具體實(shí)施 方式十七制備的負(fù)載氧化錫的碳空心球復(fù)合材料的低倍掃描電鏡圖；圖4是具體實(shí)施方式
十七制備的負(fù)載氧化錫的碳空心球復(fù)合材料的高倍掃描電鏡圖；圖5是具體實(shí)施方式
十七 制備的負(fù)載氧化錫的碳空心球復(fù)合材料制備的電極的循環(huán)伏安特征曲線。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一 本實(shí)施方式的一種負(fù)載氧化錫的碳空心球復(fù)合材料的制備方 法按以下步驟進(jìn)行一、稱取間苯二酚、甲醛、碳酸鈉、氯化錫和水，其中間苯二酚甲醛的 摩爾比為100 :40 60、間苯二酚碳酸鈉的摩爾比為100 :0. 08 0. 12、間苯二酚氯化 錫的摩爾比為100 :90 110、間苯二酚水的摩爾比為100 :12 18. 5，并將間苯二酚、甲
醛、碳酸鈉、氯化錫和水加入到反應(yīng)器中混合均勻，再用鹽酸調(diào)解pH值至1 1. 5，攪拌 20min 30min，得到水相溶液；二、按正己烷Span-80的質(zhì)量比為100 :4 6稱取正己烷 和Span-80，并混合均勻，得到油相溶液；三、分別稱取經(jīng)步驟一制備的水相溶液和經(jīng)步驟 二制備的得到的油相溶液，其中水相溶液油相溶液的體積比為1 :2. 5 3. 5，在攪拌條件 下，將水相溶液滴入到油相溶液中并升溫至60°C 85t:后保持4h 48h，得到前驅(qū)體；四、 將經(jīng)步驟三得到的前驅(qū)體依次分別用丙酮、無水乙醇和水洗滌，然后在100°C 12(TC的條 件下干燥2h 24h ;五、將經(jīng)步驟四處理的前驅(qū)體放入管式爐中，用氮?dú)饣驓鍤獗Ｗo(hù)，保護(hù) 氣的流量為10mL/min 30mL/min，以2°C /min 10°C /min的速度升溫至800°C 120(TC后 保持lh 4h，即得負(fù)載氧化錫的碳空心球復(fù)合材料。 本實(shí)施方式的負(fù)載氧化錫的碳空心球復(fù)合材料是以間苯二酚、甲醛和氯化錫為原 料，通過乳液法，直接將錫離子負(fù)載到碳空心球上，工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)率為60% 80%，所得的產(chǎn) 物，碳空心球的直徑為3 ii m 150 ii m，氧化錫負(fù)載在碳空心球上，本發(fā)明的負(fù)載氧化錫的碳 空心球復(fù)合材料可應(yīng)用于電極材料，采用本發(fā)明的負(fù)載氧化錫的碳空心球復(fù)合材料制備的 電極，具有高的循環(huán)穩(wěn)定性，經(jīng)過40次測(cè)試循環(huán)后，比電容還依然可達(dá)到150Fg—^170Fg—、 通過氧化錫的贗電容作用提高電容器電容和長(zhǎng)壽命的充放電特性。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一中間苯二酚 甲醛的摩爾比為100 :43 58、間苯二酚碳酸鈉的摩爾比為100 :0. 09 0. 11、間苯二酚: 氯化錫的摩爾比為100 :95 105、間苯二酚水的摩爾比為100 :13 18。其它與具體實(shí)施
方式一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一或二不同的是步驟一中中間苯 二酚甲醛的摩爾比為100 :50、間苯二酚碳酸鈉的摩爾比為100 :0. 10、間苯二酚氯化錫 的摩爾比為100 :100、間苯二酚水的摩爾比為100 :15。其它與具體實(shí)施方式
一或二相同。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至三不同的是步驟一中調(diào)解pH 值至1. 1 1. 4，攪拌22min 28min。其它與具體實(shí)施方式
一至三相同。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至四不同的是步驟一中調(diào)解pH 值至1. 3，攪拌25min。其它與具體實(shí)施方式
一至四相同。 具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至五不同的是步驟二中按正己烷Span-80的質(zhì)量比為100 :4. 2 5. 8稱取煤油和Span_80。其它與具體實(shí)施方式
一至五 相同。 本實(shí)施方式中的Span-80為市售的產(chǎn)品，其化學(xué)名稱為山梨醇酐單油酸酯。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至五不同的是步驟二中按正己 烷Span-80的質(zhì)量比為100 :5稱取煤油和Span-80。其它與具體實(shí)施方式
一至五相同。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至六不同的是步驟三中水相溶 液油相溶液的體積比為1 :2. 6 3. 3。其它與具體實(shí)施方式
一至六相同。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至七不同的是步驟三中水相溶 液油相溶液的體積比為1 :3。其它與具體實(shí)施方式
一至七相同。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至八不同的是步驟三中將水相 溶液滴入到油相溶液中并升溫至63°C 82t:后保持6h 36h。其它與具體實(shí)施方式
一至 八相同。 具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至九不同的是步驟三中將水相 溶液滴入到油相溶液中并升溫至7(TC后保持12h。其它與具體實(shí)施方式
一至九相同。
具體實(shí)施方式
i^一 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十不同的是步驟四中干燥 溫度為105°C 115"，干燥時(shí)間為6h 20h。其它與具體實(shí)施方式
一至十相同。
具體實(shí)施方式
十二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至i^一不同的是步驟四中干
燥溫度為IO(TC，干燥時(shí)間為15h。其它與具體實(shí)施方式
一至十一相同。 具體實(shí)施方式
十三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十二不同的是步驟五中保 護(hù)氣的流量為12mL/min 28mL/min。其它與具體實(shí)施方式
一至十二相同。
具體實(shí)施方式
十四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十三不同的是步驟五中保 護(hù)氣的流量為20mL/min。其它與具體實(shí)施方式
一至十三相同。
具體實(shí)施方式
十五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十四不同的是步驟五中以 3°C /min 7°C /min的速度升溫至850°C IIO(TC后保持1. 2h 3. 5h。其它與具體實(shí)施 方式一至十四相同。
具體實(shí)施方式
十六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十五不同的是步驟五中 5°C /min的速度升溫至95(TC后保持2h。其它與具體實(shí)施方式
一至十五相同。
具體實(shí)施方式
十七本實(shí)施方式的一種負(fù)載氧化錫的碳空心球復(fù)合材料的制備 方法按以下步驟進(jìn)行一、稱取間苯二酚、甲醛、碳酸鈉、氯化錫和水，其中間苯二酚甲醛 的摩爾比為100 :50、間苯二酚碳酸鈉的摩爾比為100 :0. 10、間苯二酚氯化錫的摩爾比 為100 :100、間苯二酚水的摩爾比為100 :15，并將間苯二酚、甲醛、碳酸鈉、氯化錫和水加
入到反應(yīng)器中混合均勻，再用鹽酸調(diào)解pH值至1 ，攪拌20min，得到水相溶液；二、按正己 烷Span-80的質(zhì)量比為100 :5稱取正己烷和Span-80，并混合均勻，得到油相溶液；三、分
別稱取經(jīng)步驟一制備的水相溶液和經(jīng)步驟二制備的得到的油相溶液，其中水相溶液油相
溶液的體積比為1 :3，在攪拌條件下，將水相溶液滴入到油相溶液中并升溫至75t:后保持
24h，得到前驅(qū)體；四、將經(jīng)步驟三得到的前驅(qū)體依次分別用丙酮、無水乙醇和水洗滌，然后
在12(TC的條件下干燥4h ;五、將經(jīng)步驟四處理的前驅(qū)體放入管式爐中，用氮?dú)獗Ｗo(hù)，保護(hù) 氣的流量為30mL/min，以5°C /min的速度升溫至120(TC后保持lh，即得負(fù)載氧化錫的碳空 心球復(fù)合材料。
經(jīng)本實(shí)施方式的經(jīng)步驟四處理得到的前驅(qū)體的紅外光譜圖如圖1所示，從圖1可 以看出3367cm—1是由間苯二酚當(dāng)中_0H的伸縮振動(dòng)峰引起的，2922cm—1和1476cm—1分別是 由_CH2-的伸縮振動(dòng)峰和彎曲振動(dòng)峰引起的，1384cm—1和2859cm—1分別由-OH的P面內(nèi)彎 曲振動(dòng)和-CH廠對(duì)稱的伸縮振動(dòng)引起的。由此可以證明經(jīng)步驟四制備的前驅(qū)體為間苯二 酚-甲醛基樹脂。 經(jīng)本實(shí)施方式制備的負(fù)載氧化錫的碳空心球復(fù)合材料的XRD衍射譜如圖2所示， 從圖2中可以看出，合成的碳空心球?yàn)闊o定形碳，在圖2中用符號(hào)B標(biāo)注的衍射峰為Sn02的 衍射峰，；經(jīng)本實(shí)施方式制備的負(fù)載氧化錫的碳空心球復(fù)合材料的低倍掃描電鏡圖如圖3所 示，高倍數(shù)掃描電鏡圖如圖4所示，從圖3中可以看出，制備的負(fù)載氧化錫的碳空心球復(fù)合 材料為直徑大小不一的球形，碳空心球的直徑為3 m 100 m，從圖4可以觀察到樣品為空 心球形，Sn02顆粒負(fù)載在空心球表面；本實(shí)施方式的負(fù)載氧化錫的碳空心球復(fù)合材料的產(chǎn) 率為80%。 經(jīng)本實(shí)施方式制備的負(fù)載氧化錫的碳空心球復(fù)合材料制備成電極，電極的循環(huán)伏 安特征曲線如圖5所示，從圖5中可知，利用本方法所制備的氧化錫負(fù)載碳空心球復(fù)合材料 具有高的循環(huán)穩(wěn)定性，經(jīng)過40次測(cè)試循環(huán)后，比電容依然可達(dá)到157Fg—權(quán)利要求
一種負(fù)載氧化錫的碳空心球復(fù)合材料的制備方法，其特征在于一種負(fù)載氧化錫的碳空心球復(fù)合材料的制備方法按以下步驟進(jìn)行一、稱取間苯二酚、甲醛、碳酸鈉、氯化錫和水，其中間苯二酚甲醛的摩爾比為10040～60、間苯二酚碳酸鈉的摩爾比為1000.08～0.12、間苯二酚氯化錫的摩爾比為10090～110、間苯二酚水的摩爾比為10012～18.5，并將間苯二酚、甲醛、碳酸鈉、氯化錫和水加入到反應(yīng)器中混合均勻，再用鹽酸調(diào)解pH值至1～1.5，攪拌20min～30min，得到水相溶液；二、按正己烷Span-80的質(zhì)量比為1004～6稱取正己烷和Span-80，并混合均勻，得到油相溶液；三、分別稱取經(jīng)步驟一制備的水相溶液和經(jīng)步驟二制備的得到的油相溶液，其中水相溶液油相溶液的體積比為12.5～3.5，在攪拌條件下，將水相溶液滴入到油相溶液中并升溫至60℃～85℃后保持4h～48h，得到前驅(qū)體；四、將經(jīng)步驟三得到的前驅(qū)體依次分別用丙酮、無水乙醇和水洗滌，然后在100℃～120℃的條件下干燥2h～24h；五、將經(jīng)步驟四處理的前驅(qū)體放入管式爐中，用氮?dú)饣驓鍤獗Ｗo(hù)，保護(hù)氣的流量為10mL/min～30mL/min，以2℃/min～10℃/min的速度升溫至800℃～1200℃后保持1h～4h，即得負(fù)載氧化錫的碳空心球復(fù)合材料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種負(fù)載氧化錫的碳空心球復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟一中間苯二酚甲醛的摩爾比為100 :43 58、間苯二酚碳酸鈉的摩爾比為100 :0. 09 0. 11、間苯二酚氯化錫的摩爾比為100 :95 105、間苯二酚水的摩爾比為100 :13 18。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種負(fù)載氧化錫的碳空心球復(fù)合材料的制備方法，其特 征在于步驟一中調(diào)解pH值至1. 1 1. 4，攪拌22min 28min。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種負(fù)載氧化錫的碳空心球復(fù)合材料的制備方法，其特征在 于步驟二中正己烷:Span-80的質(zhì)量比100 :4. 2 5. 8。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或4所述的一種負(fù)載氧化錫的碳空心球復(fù)合材料的制備方法，其 特征在于步驟三中水相溶液油相溶液的體積比為1 :2. 6 3. 3。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種負(fù)載氧化錫的碳空心球復(fù)合材料的制備方法，其特征在 于步驟三中將水相溶液滴入到油相溶液中并升溫至63°C 82t:后保持6h 36h。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1、2、4或6所述的一種負(fù)載氧化錫的碳空心球復(fù)合材料的制備方法， 其特征在于步驟四中干燥溫度為105°C 115"，干燥時(shí)間為6h 20h。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種負(fù)載氧化錫的碳空心球復(fù)合材料的制備方法，其特征在 于步驟五中保護(hù)氣的流量為12mL/min 28mL/min。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1、2、4、6或8所述的一種負(fù)載氧化錫的碳空心球復(fù)合材料的制備 方法，其特征在于步驟五中以3°C /min 7°C /min的速度升溫至850°C IIO(TC后保持1. 2h 3. 5h。
全文摘要
一種負(fù)載氧化錫的碳空心球復(fù)合材料的制備方法，它涉及碳空心球復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明解決了現(xiàn)有的負(fù)載氧化錫的碳空心球復(fù)合材料的制備方法工藝復(fù)雜、產(chǎn)率低的問題。本發(fā)明1.將間苯二酚、甲醛、碳酸鈉、氯化錫和水制成水相溶液；2.將正己烷和Span-80制成油相溶液；3.在攪拌下，將水相溶液滴入油相溶液，升溫至60℃～85℃保持4h～48h，得到前驅(qū)體；4.將前驅(qū)體洗滌干燥；5.前驅(qū)體在用氮?dú)饣驓鍤獗Ｗo(hù)下熱處理，得到負(fù)載氧化錫的碳空心球復(fù)合材料。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，碳空心球的產(chǎn)率為60%～80%，本發(fā)明可用于制備電容器的電極材料。
文檔編號(hào)B01J13/02GK101785983SQ20101014201
公開日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2010年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月8日
發(fā)明者劉利盟, 葉楓, 張海礁 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)