[发明专利]一种中空多壳层金属氧化物复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种中空多壳层金属氧化物复合材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)将模板剂、第一金属盐、第二金属盐、第一溶剂、第二溶剂以及酸混合，得到前驱体溶液；(2)以步骤(1)得到的前驱体溶液为原料，采用静电喷雾法制备得到复合微球；(3)对步骤(2)得到的复合微球进行煅烧，得到所述中空多壳层金属氧化物复合材料。所述制备方法具有步骤简单、能够精确控制空心球中金属元素的比例、原料的利用率高等特点。

技术领域

本发明属于复合材料领域，涉及一种金属氧化物复合材料及其制备方法，尤其涉及一种中空多壳层金属氧化物复合材料及其制备方法。

背景技术

空多壳层复合材料因其组成、大小、壳层数量等的不同而具有特殊的光、电、磁、催化等特性，备受关注。然而，目前针对CO催化氧化、电催化、光催化等反应而设计的中空多壳层金属氧化物复合材料的研究报道的非常少。王丹等(Angew.Chem.2013,125,6545-6548)和唐智勇等(Nanoscale,2014,6,4072-4077)分别通过碳球硬模板法吸附金属离子和水热法合成了Co₃O₄多壳层空心球和CeO₂多壳层空心球并分别测定了其锂电性能和太用能电池性能。但是这种模板法和水热法合成步骤复杂，实验操作繁琐，金属离子的比例较难控制，而且在碳球吸附金属离子的过程中仅有少量的金属离子能够吸附到碳球上，而大部分都不能被吸附，从而造成了大量金属盐的浪费。到目前为止，通过静电喷雾法制备中空多壳层金属氧化物复合材料还未见报道。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种中空多壳层金属氧化物复合材料及其制备方法，所述制备方法具有步骤简单、能够精确控制空心球中金属元素的比例、原料的利用率高等特点。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明目的之一在于提供一种中空多壳层金属氧化物复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将模板剂、第一金属盐、第二金属盐、第一溶剂、第二溶剂以及酸混合，得到前驱体溶液；

(2)以步骤(1)得到的前驱体溶液为原料，采用静电喷雾法制备得到复合微球；

(3)对步骤(2)得到的复合微球进行煅烧，得到所述中空多壳层金属氧化物复合材料。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述模板剂为聚乙烯吡咯烷酮。

作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述第一金属盐包括钴盐、镍盐、铜盐、铝盐或锌盐中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：钴盐和镍盐的组合、镍盐和铜盐的组合、铜盐和铝盐的组合、铝盐和锌盐的组合、锌盐和钴盐的组合或钴盐、镍盐和铜盐的组合等。

优选地，所述第一金属盐与模板剂的质量比为1:(1.8～26)，如1:2、1:3、1:5、1:8、1:10、1:12、1:15、1:18、1:20、1:22、1:25或1:26等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述第二金属盐包括铈盐、铝盐、钴盐或铁盐中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：铈盐和铝盐的组合、铝盐和钴盐的组合、钴盐和铁盐的组合、铁盐和铈盐的组合或铈盐、铝盐和钴盐的组合等。

优选地，所述第二金属盐与模板剂的质量比为1:(1.8～26)，如1:2、1:3、1:5、1:8、1:10、1:12、1:15、1:18、1:20、1:22、1:25或1:26等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。