摩爾比為1:50，稱取0.42Ig硫酸鎳，室溫下攪拌0.1h混合均勻，得草綠色間苯二酚-甲醛-硫酸鎳溶膠，向間苯二酚-甲醛-硝酸鎳溶膠中滴加0.lmol/L?2mol/L的硫酸溶液，調(diào)節(jié)其pH值為6.5 ；
[0034]按照體積比1:5稱取6.67ml表面活性劑Span-80和33.3ml環(huán)己烷，在1200r/min轉(zhuǎn)速下攪拌形成均勻的混合溶液，然后按照該混合溶液與間苯二酚-甲醛溶膠的體積比為I:1加入40mL間苯二酚-甲醛溶膠，繼續(xù)攪拌并在水浴中100°C反應(yīng)lh，然后將產(chǎn)物分別用丙酮、乙醇和水將環(huán)己烷與Span-80清洗干凈，即得間苯二酚_甲醛-硫酸鎳有機濕凝膠微球；
[0035]將得到的樣品在室溫下自然晾干，即得硫酸鎳摻雜有機氣凝膠。
[0036]將上述硫酸鎳摻雜有機氣凝膠微球在氮氣保護(hù)下40(TC處理10h，制得鎳摻雜炭氣凝膠。
[0037]實施例3
[0038]稱取3.303g間苯二酹、4.2ml甲醒、11.25ml去離子水和0.0363g碳酸鈉，按照與間苯二酚摩爾比1:10稱取乙酸銅0.599g，室溫下攪Ih混合均勻，得藍(lán)綠色間苯二酚-甲醛-乙酸銅溶膠，測得加入乙酸銅后，其pH值為4.8 ;
[0039]按照體積比1:80，量取2ml表面活性劑Span-80和160mL環(huán)己烷，在200r/min轉(zhuǎn)速下攪拌形成均勻的混合溶液，然后按照該混合溶液與間苯二酚-甲醛溶膠的體積比為10:1加入16.2mL間苯二酚-甲醛溶膠，繼續(xù)攪拌并在水浴中20°C反應(yīng)96h，然后將產(chǎn)物分別用丙酮、乙醇和水將環(huán)己烷與Span-80清洗干凈，即得間苯二酚_甲醛-乙酸銅有機濕凝膠微球；
[0040]將得到的樣品在室溫下自然晾干，即得乙酸銅摻雜有機氣凝膠。
[0041]將上述金屬鹽摻雜有機氣凝膠微球在氮氣保護(hù)下150(TC處理0.5h，制得銅摻雜炭氣凝膠。
[0042]如附圖3掃描電鏡(SEM)圖所示，產(chǎn)物為粒徑20-30 μ m之間的膠囊形，膠囊表面粗糙，表面附著物為小顆粒產(chǎn)物。
[0043]將銅摻雜炭氣凝膠與雙氧水反應(yīng)I?24h，然后與lmol/L的鹽酸反應(yīng)4h，最后用去離子水清洗至中性即可去除其中的銅。
[0044]實施例4
[0045]稱取2.202g間苯二酚、2.8ml甲醛、7.5ml去離子水和0.0212g碳酸鈉，按照與間苯二酚摩爾比1:8，稱取乙酸鎳0.622g，室溫下攪拌Ih混合均勻，得淺綠色間苯二酚-甲醛-乙酸鎳溶膠；
[0046]按照體積比1:20,量取41111表面活性劑5。311-80和801]11^環(huán)己燒,在6001'/111；[11轉(zhuǎn)速下攪拌形成均勻的混合溶液，然后按照該混合溶液與間苯二酚-甲醛溶膠的體積比為7:1加入12ml間苯二酚-甲醛溶膠，繼續(xù)攪拌并在水浴中75°C反應(yīng)48h，然后將產(chǎn)物分別用丙酮、乙醇和水將環(huán)己烷與Span-80清洗干凈，即得間苯二酚_甲醛-乙酸鎳有機濕凝膠；
[0047]將得到的樣品在室溫下自然晾干，即得乙酸鎳摻雜有機氣凝膠。
[0048]將上述金屬鹽摻雜有機氣凝膠微球在氮氣保護(hù)下900°C處理2h制得鎳摻雜炭氣凝膠。
[0049]實施例5
[0050]稱取3.303g間苯二酹、4.2ml甲醒、11.25ml去離子水和0.0363g碳酸鈉，按照與間苯二酚摩爾比1:20稱取乙酸鈷0.374g，室溫下攪拌40min混合均勻，得淺紫色間苯二酚-甲醛-乙酸鈷溶膠；
[0051]按照體積比1:15稱取1ml表面活性劑Span-80和150ml環(huán)己燒,在800r/min轉(zhuǎn)速下攪拌形成均勻的混合溶液，然后按照該混合溶液與間苯二酚-甲醛溶膠的體積比為9:I加入ISmL間苯二酚-甲醛溶膠，繼續(xù)攪拌并在水浴中45°C反應(yīng)8h，然后將產(chǎn)物分別用丙酮、乙醇和水將環(huán)己烷與Span-80清洗干凈，即得間苯二酚_甲醛-乙酸鈷有機濕凝膠微球；
[0052]將得到的樣品在40?60°C烘箱中常壓烘干I?2天，即得乙酸鈷摻雜有機氣凝膠。
[0053]將上述金屬鹽摻雜有機氣凝膠微球保護(hù)下700°C處理lh，制得鈷摻雜炭氣凝膠。
[0054]實施例6
[0055]按照摩爾比1:2:0.2:20:0.01稱取6.606g間苯二酚、8.4ml甲醛、22.5ml去離子水、0.0636g碳酸鈉，按照與間苯二酚摩爾比為1:4，稱取2.910g硝酸鈷，室溫下攪拌20min混合均勻，得深紫色間苯二酚-甲醛-硝酸鈷溶膠；
[0056]按照體積比1:35稱取8ml表面活性劑Span-80和280ml環(huán)己烷，在1000r/min轉(zhuǎn)速下攪拌形成均勻的混合溶液，然后按照該混合溶液與間苯二酚-甲醛溶膠的體積比為8:I加入36mL間苯二酚-甲醛溶膠，繼續(xù)攪拌并在水浴中60°C反應(yīng)24h，然后將產(chǎn)物分別用丙酮、乙醇和水將環(huán)己烷與Span-80清洗干凈，即得間苯二酚_甲醛-硝酸鈷有機濕凝膠微球；
[0057]將得到的樣品與乙醇進(jìn)行溶劑置換，然后在超臨界反應(yīng)釜中，以乙醇為干燥介質(zhì)，在超臨界狀態(tài)下干燥處理I?5h即得硝酸鈷摻雜有機氣凝膠。
[0058]將上述金屬鹽摻雜有機氣凝膠微球在氮氣保護(hù)下400°C處理10h，制得鈷摻雜炭氣凝膠。
[0059]將鈷摻雜炭氣凝膠與0.lmol/L的硫酸反應(yīng)24h，然后用去離子水清洗至中性即可將炭氣凝膠中的鈷去除。
[0060]以上已對本發(fā)明的較佳實施例進(jìn)行了具體說明，但本發(fā)明并不限于所述實施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可作出種種的等同的變型或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種金屬摻雜炭氣凝膠的制備方法，包括下述步驟: 步驟一:按照摩爾比1:2:20:0.0l稱取間苯二酚、甲醛、去離子水和碳酸鈉，按照與間苯二酚摩爾比為1:50?1:2稱取金屬鹽，與間苯二酚、甲醛、去離子水和碳酸鈉攪拌均勻，得到間苯二酚-甲醛-金屬鹽溶膠； 步驟二:將表面活性劑與環(huán)己烷按照體積比1:5?1:80在200?1200r/min攪拌下形成均勻的混合溶液，然后按照該混合溶液與間苯二酚-甲醛-金屬鹽溶膠的體積比為1:1?10:1加入間苯二酚-甲醛-金屬鹽溶膠，繼續(xù)攪拌并在20?100°C水浴中反應(yīng)I?96h，然后將產(chǎn)物分別用丙酮、乙醇和水清洗后，即得有機濕凝膠； 步驟三:將步驟二中得到的有機濕凝膠干燥處理后，在400?1500°C，惰性氣氛中炭化0.5?10h，即得金屬摻雜炭氣凝膠。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述金屬鹽選自鐵、鈷、鎳、銅、鋅、錳、銀、鈰的醋酸鹽、硫酸鹽或硝酸鹽中的一種或多種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述間苯二酚-甲醛-金屬鹽溶膠的pH值為I?7。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述有機濕凝膠干燥處理選自下述方式中的一種: (i)自然晾干:將有機濕凝膠在室溫下自然干燥I?7天，即可得到常壓干燥金屬摻雜有機氣凝膠； (?)常壓烘干:將有機濕凝膠在40?60°C烘箱中常壓烘干I?2天，即可得到常壓干燥金屬摻雜有機氣凝膠； (iii)超臨界干燥:將有機濕凝膠與乙醇進(jìn)行溶劑置換，然后在超臨界反應(yīng)釜中，以乙醇為干燥介質(zhì)，在超臨界狀態(tài)下干燥處理I?5h即可。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述金屬摻雜炭氣凝膠還可以通過下述方式將金屬除去: (i)將金屬摻雜炭氣凝膠與0.1?lmol/L的鹽酸、硫酸、磷酸、醋酸中的一種反應(yīng)I?24h，然后用去離子水清洗至中性即可； (?)將金屬摻雜炭氣凝膠與雙氧水反應(yīng)I?24h，然后按照(i)中方法與酸反應(yīng)除去金屬。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種金屬摻雜炭氣凝膠的制備方法。在形成間苯二酚-甲醛有機氣凝膠溶膠-凝膠的過程中加入金屬鹽，含有金屬鹽的炭氣凝膠微球骨架強度高，能有效抵抗收縮應(yīng)力，因此在干燥過程中，可以避免炭氣凝膠的碎裂和形變發(fā)生，通過改變實驗條件，本發(fā)明可以得到半球、空心球或膠囊等形貌的金屬摻雜碳?xì)饽z材料。本方法不僅工藝簡單，成本低廉，還可根據(jù)應(yīng)用要求除去或保留摻雜金屬，制備不同性能要求的炭氣凝膠材料。
【IPC分類】B01J13/00
【公開號】CN104907016
【申請?zhí)枴緾N201410088781
【發(fā)明人】宋懷河, 雷倩, 陳曉紅
【申請人】北京化工大學(xué)
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2014年3月11日