一種金屬氧化物-碳復(fù)合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金屬氧化物-碳復(fù)合材料的制備方法，屬于碳復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]碳復(fù)合材料具有表面積大、孔洞豐富、熱導(dǎo)率低，導(dǎo)電性好、阻抗低等優(yōu)點。因此其已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在光學(xué)、電學(xué)、吸附、催化劑、載體等方面。2007年，Wang等以煤焦油瀝青和SnCl2為原料，經(jīng)碳熱還原制備出了一種新的錫/碳(Sn/C)復(fù)合材料。2009年Lin等人以碳納米管和氧化鋁為原料，硝酸鎳和硝酸銅混合溶液為浸漬液，成功制備了碳納米管-氧化招復(fù)合材料。2011年，Hua等通過電鍍法制備了鍍鎳碳纖維復(fù)合材料。Petricevic R等以燃料電池為應(yīng)用背景，采用纖維布(碳、A1203、PAN等)增強RF碳氣凝膠(R/C=1500)，經(jīng)干燥、碳化后，得到厚度為50?300 μπι的碳氣凝膠復(fù)合材料薄片，有望作為質(zhì)子置換膜燃料電池的氣體擴散電極。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種以糖類化合物為碳源的金屬氧化物-碳復(fù)合材料的制備方法。
[0004]本發(fā)明的具體實現(xiàn)過程如下:
一種金屬氧化物-碳復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟:在密閉容器中，將糖類化合物、高聚物、金屬鹽和有機溶劑在150?250°C反應(yīng)后，經(jīng)干燥、煅燒得到金屬氧化物-碳復(fù)合材料。
[0005]上述糖類化合物、高聚物、金屬鹽和有機溶劑的質(zhì)量比為1:1:0.8:5?1:0.1:
0.1:0.5 ;
上述的糖類化合物選自單糖或二糖，具體為葡萄糖、果糖、半乳糖、蔗糖、麥芽糖、乳糖；上述的高聚物選自聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙二醇、聚乙烯醇。
[0006]上述的有機溶劑選自甲酸、乙酸、丙酸、甲醇、乙醇、乙二醇、異丙醇、丁醇、乙腈、二氯甲烷、氯仿、N，N- 二甲基甲酰胺、N，N- 二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、二氯亞砜、N-甲基吡咯烷酮。
[0007]上述的金屬鹽選自釩、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鎘、鉻、鉛、鋯、鎂、鈣、鍶、鋇、鋁、鈰、
鎢、銻、鉬、錫、稀土鹽，具體金屬鹽選自氯化鐵、硝酸鐵、硫酸鐵、硫酸亞鐵、氯化亞鐵、檸檬酸鐵、草酸鐵、草酸亞鐵、硫酸亞鐵銨、硝酸銅、硫酸銅、氯化銅、醋酸銅、硫酸鈷、醋酸鈷、氯化鈷、硝酸鈷、硝酸鎳、醋酸鎳、氯化鎳、硫酸鎳、硝酸鋅、醋酸鋅、氯化鋅、硫酸鋅、氯化錳、氯化鋯、硝酸氧鋯、氯化鈣、硝酸鈣、氯化鍶、四氯化錫、氯化亞錫、鎢酸鈉、氯化鈰、硝酸鈰、氯化鎂、氯化釔、硝酸釔、氯化鋁、硝酸鋁、硝酸鎘、醋酸鎘、重鉻酸鉀、氯化銻、硝酸鋇、氯化鋇、醋酸鉛、偏釩酸銨、硝酸鑭、鉬酸銨、偏釩酸鈉。
[0008]上述反應(yīng)最佳的反應(yīng)溫度為160?200°C。
[0009]上述制備方法干燥時采用冷凍干燥或二氧化碳超臨界干燥；煅燒處理是在惰性氣氛下 300 ?1200 0C ο
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點:本發(fā)明方法采用無水環(huán)境合成金屬氧化物-碳復(fù)合材料；本發(fā)明以糖類為碳源，避免了以往RF碳氣凝膠合成中造成的酚類殘留；本發(fā)明方法合成的金屬氧化物-碳復(fù)合材料具有活性高、比表面積大、密度低、孔隙率高、容易實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0011]圖1為實施例1所制備的圓柱狀凝膠的照片；
圖2為實施例1制備的氧化鋯-碳復(fù)合材料的X-射線粉末衍射圖；
圖3為實施例9制備的二氧化錫-碳復(fù)合材料的X-射線粉末衍射圖；
圖4為實施例9制備的二氧化錫-碳復(fù)合材料的透射電鏡圖。
【具體實施方式】
[0012]實施例1
在密閉反應(yīng)釜中，加入Ig葡萄糖、0.1g聚丙烯酸、0.1g硝酸氧鋯和3mL丙酸，在200°C下反應(yīng)8小時，反應(yīng)結(jié)束后得到圓柱狀凝膠見圖1，凝膠經(jīng)冷凍干燥后在氮氣氣氛下600°C煅燒0.5小時得到氧化鋯-碳復(fù)合材料。其X-射線粉末衍射圖見圖2，其衍射峰出峰位置與2抑2的H)F#:49-1642相對應(yīng)，說明得到的是氧化鋯_碳復(fù)合材料。
[0013]實施例2
在密閉反應(yīng)爸中，加入Ig果糖、0.1g聚丙稀酸、0.1g氯化銅和0.5mL甲酸，在160°C下反應(yīng)8小時，反應(yīng)結(jié)束后得到圓柱狀凝膠見圖1，凝膠經(jīng)二氧化碳超臨界干燥后在氮氣氣氛800°C下煅燒I小時，得到氧化銅-碳復(fù)合材料。
[0014]實施例3
在密閉反應(yīng)釜中，加入Ig麥芽糖、0.5g聚丙烯酰胺、0.Sg氯化鈷和3mL乙二醇，在180°C下反應(yīng)8小時，反應(yīng)結(jié)束后得到圓柱狀凝膠，凝膠經(jīng)冷凍干燥后在氮氣氣氛下300°C煅燒4小時得到四氧化三鈷-碳復(fù)合材料。
[0015]實施例4
在密閉反應(yīng)釜中，加入Ig乳糖、0.5g聚乙烯醇、0.5g氯化鋅和3mL乙醇，在250°C下反應(yīng)4小時，反應(yīng)結(jié)束后得到圓柱狀凝膠，凝膠經(jīng)冷凍干燥后在氮氣氣氛下500°C煅燒I小時得到氧化鋅-碳復(fù)合材料。
[0016]實施例5
在密閉反應(yīng)釜中，加入Ig葡萄糖、0.8g聚乙烯吡咯烷酮(K30)、0.8g氯化錳和2mL 丁醇，在200°C下反應(yīng)8小時，反應(yīng)結(jié)束后得到圓柱狀凝膠，凝膠經(jīng)冷凍干燥后在氮氣氣氛下800°C煅燒I小時得到氧化錳-碳復(fù)合材料。
[0017]實施例6
在密閉反應(yīng)釜中，加入Ig葡萄糖、0.1g聚乙烯吡咯烷酮(K30)、0.4g硝酸鐵和3mL冰乙酸，在200°C下反應(yīng)8小時，反應(yīng)結(jié)束后得到圓柱狀凝膠，凝膠經(jīng)冷凍干燥后在氮氣氣氛100tC下煅燒0.5小時，得到氧化鐵-碳復(fù)合材料。
[0018]實施例7 在密閉反應(yīng)釜中，加入Ig半乳糖、0.1g聚乙烯吡咯烷酮(K30)、0.3g硝酸鈣和3mL乙腈，在200°C下反應(yīng)8小時，反應(yīng)結(jié)束后得到圓柱狀凝膠，凝膠經(jīng)冷凍干燥后在氮氣氣氛下1200°C煅燒0.5小時得到氧化鈣-碳復(fù)合材料。
[0019]實施例8
在密閉反應(yīng)釜中，加入Ig葡萄糖、0.1g聚乙烯吡咯烷酮(K30)、0.4g氯化鍶和3mL 二氯甲烷，在200°C下反應(yīng)8小時，反應(yīng)結(jié)束后得到圓柱狀凝膠，凝膠經(jīng)冷凍干燥后在氮氣氣氛下100tC煅燒2小時得到氧化鍶-碳復(fù)合材料。
[0020]實施例9
在密閉反應(yīng)釜中，加入Ig蔗糖、0.1g聚乙烯吡咯烷酮(K30)、0.1g氯化亞錫和3mL氯仿，在200°C下反應(yīng)8小時，反應(yīng)結(jié)束后得到圓柱狀凝膠，凝膠經(jīng)冷凍干燥后在氮氣氣氛下900°C煅燒I小時得到二氧化錫-碳復(fù)合材料。其X-射線粉末衍射圖見圖3通過對比PDF標準卡片，可以看出，譜圖中的所有特征衍射峰與斜方六面體SnO2的特征衍射峰完全吻合，如圖，在約 26.6。、33.9。、37.9。、51.8。、54.8。、57.8。、61.9。、64.7。、65.9。、71.3° 和 78.7° 處的衍射峰分別對應(yīng)于 SnO2 (JCPDS41-1445)的(110)、(101)、(200)、(221)、(220)、(002)、(310)、(112)、(301)、(202)和(3