[发明专利]一种介孔碳-ZAO复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于介孔材料的制备领域，特别涉及一种介孔碳-ZAO复合材料的制备方法。

背景技术

有序介孔材料是近年来兴起的一类介孔材料，具有高比表面积、大孔径等特性，这种特殊的性质使得介孔材料在催化、吸附、生物酶以及电极材料等方面有着极大的应用前景。与硬模板法相比，软模板法在合成过程中，简单易行，原料易得，而且也较容易实现有机-无机在介观结构上的复合，使其产生协同作用，从而赋予材料易修饰，柔韧性高，热稳定性和机械强度比较高等特性，扩大其应用领域。

介孔有机-无机复合材料由于具有独特的物理、化学性质和独特的纳米空间效应，且短程（即原子水平）无序，长程（即介观水平）有序的特点，因而在化学、光电子学、电磁学、材料学等诸多交叉领域有着巨大的应用前景。目前，诸多研究者制备了各种介孔碳/无机物复合材料，如赵东元课题组制备的介孔C-TiO₂，介孔C-SiO₂等复合材料[Ruili Liu，Dongyuan Zhao，Chem Mater，2008，20，1140-1146；Ruili Liu，Dongyuan Zhao，J.AM.CHEM.SOC，2006，128，11652-11662]通过调节碳前驱体和氧化物前驱体的比例控制复合材料中碳和氧化物的相对含量,氧化物含量可以从0变化到100%。另外，T.Wang采用有机-无机三组分共组装类似的方法直接制备了有序介孔C-Al₂O₃复合材料，C-TiO₂复合材料以及C-Al₂O₃-TiO₂复合材料，然后分别以上述三种复合材料为填料，三元乙丙橡胶为粘合剂，在铝板上涂层，其红外发射率在0.4左右。[Tao Wang，Jianping He，Microporous and Mesoporous Materials，134(2010)58-64；Tao Wang，Jianping He，Journal of Solid State Chemistry，183(2010)2797-2804]；Jianhua Zhou采用三组分共组装直接合成了C-SiO₂-Fe纳米复合材料，Fe对红外线有多次反射作用，以上述材料为填料，三元乙丙橡胶测得红外发射率为0.498[Jianhua Zhou，Jianping He，J.phys.Chem.C2010，114，7611-7617]；Liu等利用SBA-15为硬模板制备了有序介孔碳与氧化硅的复合材料,实验发现该复合材料的微波吸收能力随着介孔碳含量的增加而显著增强[Jiacheng Wang，Qian Liu，Adv.Funct.Mater.，2008，18:2995]；这些材料均在红外隐身材料方面具有广泛的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种介孔碳-ZAO复合材料的制备方法，该方法操作简单，反应原料易得，成本低廉，在红外隐身领域具有巨大的应用前景。

本发明的一种介孔碳-ZAO复合材料的制备方法，包括：

（1）将前躯体、稳定剂和溶剂混合，搅拌溶解，然后加入掺杂剂，25-100℃条件下，回流反应1-4h，冷却，得ZAO溶胶，其中前躯体、稳定剂和溶剂的加入量比为0.01-0.02mol:0.01-0.02mol:10ml；掺杂剂的添加量按Al₂O₃:ZnO摩尔比为0.03-0.09进行换算；

（2）将模板剂和酸催化剂溶解在有机溶剂中，得到澄清溶液，然后在溶液中加入高分子前驱体和无机前驱体ZAO溶胶，模板剂、酸催化剂、高分子前驱体、无机前驱体的加入质量比为1-2g:1-4g:5g:0.5-4g，然后挥发溶剂，固化，惰性气体条件下，350-400℃煅烧去除模板剂，得到介孔高分子-ZAO复合材料，然后惰性气体条件下，400-900℃煅烧，使复合物有机部分碳化，无机部分晶化，即得高度有序的介孔碳-ZAO复合材料。

所述步骤（1）为溶胶-凝胶技术制备ZAO溶胶。

所述步骤（1）中前躯体为氯化锌、醋酸锌、硝酸锌、硫酸锌中的一种或几种，稳定剂为单乙醇胺、柠檬酸铵、二乙醇胺中的一种或几种。

所述步骤（1）中溶剂为乙醇、异丙醇、乙二醇甲醚、甲氧基乙醇中的一种或几种。

本发明利用有机溶剂的挥发诱导非离子表面活性剂自组装形成有序介观结构。

所述步骤（1）中掺杂剂为硝酸铝、硫酸铝、氯化铝中的一种或几种。