[發明專利]一種多級孔道復合金屬氧化物的制備方法

無效

• 申請號: 201310031735.6
• 申請日: 2013-01-29
• 公開（公告）號: CN103111301A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 趙玉峰;何靜;高發明
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: B01J23/80
• 分類號: B01J23/80;B01J35/10
• 代理公司: 石家莊一誠知識產權事務所 13116
• 代理人: 李合印

技術領域

本發明屬于功能材料技術領域，特別涉及一種金屬氧化物的制備方法。

背景技術

金屬氧化物廣泛應用于鋰離子電池、超級電容器、燃料電池、催化劑材料等領域。多級孔道結構由于其比表面積大，密度輕，內部容積大及通透性高，而引來更多的關注。目前制備多級孔道結構大多采用雙模板法，采用聚氨酯等高聚物為大孔模板，同時采用嵌段共聚物或者季銨鹽為介孔模板。

但是現有技術制備出來的多級孔道結構大多存在著孔結構周期性不強、大孔之間連通性不好、或者介孔結構不明顯等缺點。鹵蟲卵殼本身具有較廣泛的孔徑分布，具有大孔、介孔、微孔多級孔道規則有序分布的優勢，但目前對鹵蟲卵殼的研究僅止步于對其營養價值、保水性及吸附性能等方面的研究，而對其多級孔道的結構研究及結構的復制方面則未見報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種低成本的、工藝簡單、孔徑分布均勻、孔壁間相互連通的多級孔道復合金屬氧化物的制備方法。本發明主要是以表面活性劑為軟模板，鹵蟲卵殼為硬模板，將LiNiCuZn復合金屬氧化物賦予鹵蟲卵殼的多級孔道結構，提高了復合金屬氧化物的性能。

本發明的制備方法如下：

（1）將化學模板溶于水中，在40-60℃下以速度為400r/min-800r/min攪拌0.5~1h。所述化學模板為表面活性劑或嵌段共聚物，所述表面活性劑為季銨鹽表面活性劑,?如十六烷基三甲基溴化銨（CTAB），所述嵌段共聚物為聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共聚物?，如Pluronic?P123、F127，F77,?L62,?L64等。其表面活性劑或嵌段共聚物的濃度為0.001?~0.03mol/L。

（2）按每毫升上述溶液加入0.041g~0.35g金屬鹽的比例，在上述溶液中加入金屬鹽，繼續恒溫攪拌1~2h，所述金屬鹽為Li、Ni、Cu、Zn的硝酸鹽和醋酸鹽的混合物，上述金屬鹽的金屬離子濃度為0.15mol/L~2mol/L，且Li、Ni、Cu、Zn金屬鹽的質量比為0.1~?6:1~?7:1~8:2~14。

（3）將鹵蟲卵殼清洗干凈，球磨6小時后，然后分別用6~12mol/L的HCl、8~18mol/L的H₂SO₄、6~14mol/L的HNO₃、2~6mol/L的KOH浸泡預處理，預處理時間為每種物質2~6h，干燥除去水分。

（4）在上述加入金屬鹽的溶液里加入檸檬酸，檸檬酸的摩爾量與金屬離子的摩爾量的比值為R=1~2。再將加入上述處理過的鹵蟲卵殼，其比例為每毫升上述加入金屬鹽的溶液中加入0.005~0.05g卵殼，繼續攪拌直至形成溶膠，用氨水調節Ph值至6~8。升溫至80-100℃，攪拌至形成濕凝膠。

（5）將上述凝膠在80℃-100℃干燥箱內干燥6~24h形成干凝膠。

（6）將上述干凝膠在馬弗爐中以1~10℃/min?的速度升溫至500-800℃進行煅燒，保溫4~6h，即可制得多級孔道復合金屬氧化物。

本發明于現有技術相比具有如下優點：

1、利用天然易得的鹵蟲卵殼作為硬模板劑，成本低廉，操作簡單，可重復性高。

2、制得的金屬氧化物具有規則有序的大孔-介孔-微孔三級孔道結構，孔徑分布均勻，且孔壁間相互連通。該結構有利于形成連續的離子/電子傳輸通道，縮短離子/電子遷移的距離，增加反應的活性區，提高材料的催化活性，在催化、燃料電池以及電極材料領域將有非常廣泛的應用價值。

附圖說明

圖1是本發明實施例1制備的多級孔道?LiNiCuZn氧化物的XRD圖。

圖2是本發明實施例2制備的多級孔道?LiNiCuZn氧化物的XRD圖。

圖3是本發明實施例3制備的多級孔道?LiNiCuZn氧化物的XRD圖。

圖4是本發明實施例4制備的多級孔道LiNiCuZn???氧化物的SEM圖。

具體實施方式

實施例1