[發(fā)明專利]一種復合材料的綠色制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710262122.1
• 申請日: 2017-04-20
• 公開（公告）號: CN107140697B
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周建光;鄭麗娟;于東冬;梁斯佳
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學
• 主分類號: C01G53/04
• 分類號: C01G53/04;C01G51/04;B82Y40/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

本發(fā)明公開了一種復合材料的綠色制備方法，將一定量的金屬可溶鹽、氧化劑、去離子水混合，攪拌形成前驅(qū)液，然后，將前驅(qū)液轉(zhuǎn)移至水熱反應器中，并加入多孔金屬反應物，置于密閉水熱反應器中，進行水熱反應，最后，冷卻至室溫，取出反應后的產(chǎn)物，將產(chǎn)物用去離子水多次沖洗后，烘干，即獲得復合材料。本發(fā)明原料易得、成本低廉、毒性較低；反應溫度低，反應時間段；使用水熱反應釜進行水熱反應，安全環(huán)保、工藝簡單；適用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。制備的復合材料可以提供較多的孔結(jié)構(gòu)和較高的比表面積，使其成為優(yōu)良的催化劑材料；由于該復合材料導電性好、結(jié)構(gòu)均一、比表面積大、不需要粘結(jié)劑，使其展現(xiàn)出優(yōu)異的電性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于復合材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種復合材料的綠色制備方法。

背景技術(shù)

復合材料是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料。各種材料在性能上互相取長補短，產(chǎn)生協(xié)同效應，使復合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要求。金屬氫氧化物低毒、環(huán)境友好、價格便宜、儲量豐富、理論比容量高、在堿性電解液中穩(wěn)定性好，是目前研究最多的材料。至少有一種組成成分為金屬氫氧化物的復合材料禁帶寬度較小，可以改善材料的電導率、縮短離子和電子的擴散路徑，廣泛應用電極材料領(lǐng)域；而又因為其具有多孔結(jié)構(gòu)和較高的比表面積；可以作為催化劑使用。此類復合材料中研究較多的是鎳基復合材料。

當前鎳基復合電極材料常用的制備方法有化學沉淀法、水熱法、電沉積法、溶膠/凝膠法。然而，這些制備方法仍然存在各方面的不足，如合成效率低、操作復雜、設(shè)備要求高、原料成本昂貴、能源消耗大、污染環(huán)境等，限制著此類電極材料的進一步發(fā)展和應用。例如，專利CN 105895383 A采用電沉積法制備鎳基復合電極材料，其缺點是制備工藝復雜，產(chǎn)生大量廢液。此外，鎳基復合材料電極片的制備工藝主要采用涂覆法、直接沉積法。涂覆法由于使用了粘結(jié)劑使電極的導電性大幅度降低，電極的有效利用率降低；直接沉積法雖然免去了粘結(jié)劑，但是往往會生產(chǎn)出結(jié)構(gòu)不均一的電極材料，造成電極材料的電容量下降。

因此，開發(fā)一種方便實用、節(jié)能環(huán)保、原料易得的復合材料的制備方法成為目前的熱點方向。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種復合材料的綠色制備方法，尤其是至少有一種組成成分為金屬氫氧化物的復合材料的綠色制備方法。

本發(fā)明的復合材料的綠色制備方法是：將一定量的金屬可溶鹽、氧化劑、去離子水混合，攪拌形成前驅(qū)液，然后，將前驅(qū)液轉(zhuǎn)移至水熱反應器中，并加入多孔金屬反應物，封裝水熱反應器，進行水熱反應，最后，冷卻至室溫，取出反應后的產(chǎn)物，將產(chǎn)物用去離子水多次沖洗后，烘干，即獲得復合材料。

作為優(yōu)選的，所述的復合材料至少有一種組成成分為金屬的氫氧化物。

作為優(yōu)選的，所述的金屬可溶鹽為鈷鹽、錳鹽、亞鐵鹽中的一種或多種。

作為優(yōu)選的，所述的氧化劑為過氧化物。

作為優(yōu)選的，所述的多孔金屬反應物為泡沫鎳、泡沫銅或泡沫鎳銅。

作為優(yōu)選的，所述的氧化劑的摩爾量多于金屬可溶鹽與多孔金屬反應物的摩爾量之和。

作為優(yōu)選的，所述的水熱反應反應溫度小于100℃，反應時間為1-6h。

進一步的，所述的進行水熱反應是指金屬可溶鹽、氧化劑和多孔金屬反應物在水熱反應條件下發(fā)生原位氧化反應。

進一步的，所述的金屬可溶鹽為鈷鹽、錳鹽；所述的氧化劑為過氧化氫；所述的多孔金屬反應物為泡沫鎳；所述的金屬可溶鹽、氧化劑和多孔金屬反應物在水熱反應條件下發(fā)生原位氧化反應，所述的水熱反應反應溫度為70-100℃，反應時間為1-6h；表面生長出所述的復合材料為以泡沫鎳為基底的至少有一種組分為氫氧化鎳的復合材料。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點：