本发明专利技术公开了金属氧化物或金属氧化物复合材料的制备方法，具体步骤是在密闭容器中，将水溶性糖类化合物和水溶性高分子溶于水，加入有机酸或碱，再加入金属盐，在140～300℃反应后，经干燥、煅烧得到金属氧化物或金属氧化物复合材料。本发明专利技术采用一锅法制备活性高、孔隙率高、电化学比表面积大的金属氧化物或金属氧化物复合材料，所制的金属氧化物或金属氧化物复合材料可作为气敏、磁性、电容、电导性和催化活性材料，在信息、能源、电子、冶金、宇航、化工、机械、生物和医学等领域有着广阔的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及。
技术介绍
碳气凝胶是一种新型轻质纳米多孔碳材料，具有高孔隙率、高比表面积、高导电率和密度变化范围广等特点，是作为双电层电容器的理想电极材料。碳气凝胶(CA)是一种由碳纳米粒子堆积而成的三维网络结构的纳米多孔材料，其具有可控的孔结构、较高的比表面积、良好的电子导电率、密度变化范围广等优良特性，而被广泛地应用于气体分离吸附齐U、催化剂、电化学电容器、贮氢材料、模板等领域。碳气凝胶受碳材料结构的制约，其形成的双电层容量很难大幅度提高。碳气凝胶作正极比容量相对较小，这将影响电容器的整体性能。由于金属氧化物活性物质在电极/溶液界面的法拉第反应所产生的“赝电容”要远大于碳气凝胶等材料表面的双层电容，目前，许多研究者致力于在多孔碳材料中掺入金属氧化物、导电聚合物，以及表面负载杂原子的方式来提高其电化学性能。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种原料易得、工艺简单、条件易控、绿色无毒的金属氧化物或金属氧化物复合材料的制备方法。本专利技术实现过程如下: :在密闭容器中，将水溶性糖类化合物和水溶性高分子溶于水，加入金属盐，在140?300°C反应,经干燥、煅烧得到金属氧化物或金属氧化物复合材料。上述反应优选的反应温度为160?230°C ;干燥过程采用自然干燥、冷冻干燥或二氧化碳超临界干燥，优选为冷冻干燥或二氧化碳超临界干燥，干燥得到的碳气凝胶进一步在惰性气氛下300?1200°C煅烧处理得到金属氧化物复合材料，在空气气氛下于300?1200°C煅烧处理得到金属氧化物。煅烧过程有利于打开闭塞的孔道，比表面积得到增加；向反应体系中加入有机酸或碱后制备的碳气凝胶弹性较好且紧致。所述的糖类化合物选自单糖、二糖、低聚糖、多糖，所述的糖类化合物选自葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖、水苏糖、棉籽糖、异麦芽酮糖、乳酮糖、低聚果糖、低聚木糖、低聚半乳糖、低聚异麦芽糖、低聚异麦芽酮糖、低聚龙胆糖、大豆低聚糖、低聚壳聚糖、环糊精、淀粉、酸改性淀粉、氧化淀粉、白糊精、黄色糊精、淡黄色糊精、乙酸化淀粉、辛基琥珀酸钠盐淀粉、羟丙基化淀粉醚、环氧乙烷交联淀粉、淀粉胶、淀粉乙酸胶、羧基淀粉胶、耐水淀粉胶、纤维素、半纤维素、糖元、木糖、阿拉伯胶、粘多糖。所述的水溶性高分子为聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、水解聚丙烯酰胺、丙烯酸和甲基丙烯酸聚合物、聚乳酸、聚马来酸、聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸、甲壳质、聚乙烯醇。所述的金属盐选自银、猛、铁、钴、镍、锌、镉、铬、铅、错、镁、?丐、银、钡、铺、鹤、秘、锑、钥、稀土盐，如氯化铁、硝酸铁、硫酸铁、硫酸亚铁、氯化亚铁、柠檬酸铁、草酸铁、草酸亚铁、硫酸亚铁铵、硫酸钴、三氯化钴、醋酸钴、氯化钴、三氯化六氨合钴、碳酸钴、硝酸钴、硝酸镍、醋酸镍、氯化镍、硫酸镍、硝酸锌、醋酸锌、氯化锌、硫酸锌、硝酸锰、醋酸锰、氯化锰、硫酸锰、碳酸锰、氯化锆、硝酸氧锆、氯化钙、硝酸钙、碳酸钙、硫酸钙、氯化锶、硝酸锶、溴化锶、碘化锶、氢氧化锶、四氯化锡、氯化亚锡、钨酸钠、氯化铈、硝酸铈、氯化镁、氢氧化镁、氯化钇、硝酸钇、硝酸锌、氯化锌、醋酸锌、硝酸镉、醋酸镉、硝酸锑、氯化锑、硝酸铋、氯化铋、硝酸钡、氯化钡、醋酸铅、钒酸铵、硝酸镧、钥酸铵、醋酸铅。反应体系中加入有机酸或碱，所述的有机酸或碱选自乙酸、甲酸、乙二酸、丙烯酸、苯甲酸、氨水、吡唆、三乙胺、三乙醇胺、单乙醇胺、四甲基氢氧化铵、二异丙基乙基氨、二乙烯三胺、奎宁。上述糖类化合物和水溶性高分子的质量比为1:6?1:0.005，优选为1:1?1:0.05 ;糖类化合物与水的质量比为1:60?1:0.5，优选为1:30?1:1 ;糖类化合物和金属盐的质量比为25:1?1:1。本专利技术碳凝胶的形成机理如下:糖类化合物是含有多羟基醛、多羟基酮以及能水解而生成多羟基醛或多羟基酮的有机化合物，水溶性高分子含有丰富的羧基、羟基或氨基的高聚物，在酸或碱的催化下，经过高温水热反应可形成交联的网状结构，最终水热炭化得到多孔的碳凝胶材料。本专利技术原料成本低廉，制作工艺简单，绿色无污染，制备的金属氧化物或金属氧化物复合材料具有活性高、比表面积大、密度低、孔隙率高、容易实现规模化生产。【附图说明】图1为实施例1、2、3、6、11、12、14、20制备得到的碳气凝胶的图片； 图2为实施例1制备的氧化铁-碳复合材料的粉末衍射图； 图3为实施例12制备的氧化锌-碳复合材料的粉末衍射图； 图4为实施例23制备的氧化锡-碳复合材料的粉末衍射图。【具体实施方式】实施例1 将1g葡萄糖和6g聚乙烯吡咯烷酮(K30)溶于60mL水中，再加入0.3g九水合硝酸铁，将混合液转移至密闭反应釜中，在200°C下反应5小时，反应结束后得到圆柱状凝胶见图1 (a)，凝胶经冷冻干燥后在氮气气氛下1000°C煅烧3小时得到氧化铁-碳复合材料，其粉末衍射图见图2，从图中可以看出有氧化铁(PDF N0.40-1139)的峰。实施例2 将5.5g蔗糖和0.5g聚丙烯酰胺(Mw =2000000?14000000)溶于20mL水中，再加入0.6g硝酸氧锆，将混合液转移至密闭反应釜中，在200°C下反应5小时，反应结束后得到圆柱状凝胶见图1 (b)，凝胶经冷冻干燥后在氮气气氛下1000°C煅烧2小时得到氧化锆-碳复合材料。实施例3 将5g乳糖和0.6g聚丙烯酰胺(Mw =2000000?14000000)溶于15mL水中，加入1mL乙酸，再加入0.9g氯化钙，将混合液转移至密闭反应釜中，在200°C下反应5小时，反应结束后得到圆柱状凝胶见图1 (C)，凝胶经冷冻干燥后在氮气气氛下1000°C煅烧4小时得到氧化钙-碳复合材料。实施例4 将7g水苏糖和Ig聚丙烯酸钠(Mw =5000000?7000000)溶于25mL水中，加入7mL乙酸，再加入1.2g硝酸镧，将混合液转移至密闭反应釜中，在180°C下反应7小时，反应结束后得到圆柱状凝胶，经二氧化碳超临界干燥后在氮气气氛下900°C煅烧4小时得到氧化镧-碳复合材料。实施例5 将Ig异麦芽酮糖和0.05g水解聚丙酰胺溶于5mL水中，加入4mL丙烯酸，再加入1.5g九水合硝酸铁，将混合液转移至密闭反应釜中，在190°C下反应6小时，反应结束后得到圆柱状凝胶，凝胶经冷冻干燥后在氮气气氛下900°C煅烧4小时得到氧化铁-碳复合材料。实施例6 将5g棉籽糖和0.7g聚丙烯酰胺(Mw =2000000?14000000)溶于15mL水中，加入6mL冰乙酸，再加入1.0g柠檬酸铁，将混合液转移至密闭反应釜中，在200°C下反应5小时，反应结束后得到圆柱状凝胶见图1 (d)，凝胶经冷冻干燥后在氮气气氛下1000°C煅烧4小时得到氧化铁-碳复合材料。实施例7 将5g 土豆淀粉和0.8g丙烯酸和甲基丙烯酸聚合物溶于30mL水中，加入5mL浓氨水(浓度28%)，再加入1.2g五水合草酸铁，将混合液转移至密闭反应釜中，在170°C下反应10小时，反应结束后得到圆柱状凝胶，经冷冻干燥后在氮气气氛下100(TC煅烧3小时得到氧化铁-碳复合材料。实施例8 将7g低聚壳聚糖和0.8g聚马来酸溶于15mL水中，加入4mL浓氨水(浓度28%)，再加入2.2g醋酸钴，将混合液转移至密本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种金属氧化物或金属氧化物复合材料的制备方法，其特征在于：在密闭容器中，将水溶性糖类化合物和水溶性高分子溶于水，加入金属盐，在140～300℃反应，经干燥、煅烧得到金属氧化物或金属氧化物复合材料。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张立娟，付洋，崔成梅，党桃桃，谢钢，杨奇，陈三平，惠俊峰，步怀天，王尧宇，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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