一种高比表面积稀土元素掺杂碳气凝胶的通用制备方法
专利汇可以提供一种高比表面积稀土元素掺杂碳气凝胶的通用制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 属于金属掺杂 纳米多孔材料 制备技术领域，具体涉及一种高 比表面积 稀土元素掺杂 碳 气凝胶的通用制备方法。本发明以稀土元素的氯化物、间苯二酚、甲 醛 为前驱体，环 氧 化物为凝胶促进剂，通过溶胶-凝胶工艺，结合 溶剂 替换、干燥和碳化工艺，制备了多种稀土元素掺杂碳气凝胶类材料。本发明制备方法简单，成本低廉、产率较高，且对金属元素具有普适性。同时，本发明所制备的稀土元素掺杂碳气凝胶比表面积高达900 m2/g以上，在 锂离子 电池 电极 材料、 汽车 尾气催化剂、储氢、气体 吸附 、 惯性约束聚变 靶材料等方向有广泛应用。，下面是一种高比表面积稀土元素掺杂碳气凝胶的通用制备方法专利的具体信息内容。
1.一种高比表面积稀土元素掺杂碳气凝胶材料的通用制备方法，具体步骤如下：
(1) 将稀土元素氯化物直接溶于有机溶剂、水或有机溶剂与水的混合溶液中，配制成稀土元素氯化物溶液A；
(2) 将间苯二酚溶解到甲醛溶液中，得到间苯二酚、甲醛的混合溶液B；
(3) 在连续磁力搅拌下，将溶液A滴加到溶液B，并滴加环氧化物，搅拌均匀，静置后得到凝胶；
(4) 将步骤(3)所得凝胶在常温下老化后，进行溶剂替换、干燥、高温碳化后，获得稀土掺杂碳气凝胶材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(1)中的稀土元素氯化物为镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)或钇(Y)氯化物中的任意一种或一种以上的混合物。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(1)中的有机溶剂为甲醇、乙醇、丙酮、乙腈等物质。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(3)中的环氧化物为环氧丙烷、环氧乙烷、环氧氯丙烷等具有环氧基团的化合物。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(4)中所述溶剂替换中的溶剂为甲醇、乙醇、丙酮、乙腈等物质。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(4)中所述干燥方法为常压自然干燥、超临界流体干燥、加热脱气干燥、冷冻干燥等方式。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(4)中所述高温碳化的温度为
900℃~1200℃。
一种高比表面积稀土元素掺杂碳气凝胶的通用制备方法
技术领域
元素具有普适性。同时，本发明所制备的稀土元素掺杂碳气凝胶比表面积高达900 m/g以上，在锂离子电池电极材料、汽车尾气催化剂、储氢、气体吸附、惯性约束聚变靶材料等方向有广泛应用。
背景技术
多孔材料，其基本特点为孔隙率高达 80～98%，具有很高的比表面积（600～1000 m·g ），-3
密度变化范围广（0.05～0.80 g·cm ），在电学、热学、光学等方面具有特殊性能，有着广泛的应用前景，特别是它的大比表面积、高导电率和可直接成型等特点，使其成为锂离子电池和超级电容器的理想电极材料。而稀土元素指的是元素周期表中ⅢB族的镧系元素加上钪和钇等17种元素的总称。其中，钪与其它稀土元素的性质差异较大，而钷为人工放射性元素，本专利中均未研究和保护。稀土元素在高性能荧光粉、冶金添加剂、催化剂、高温超导、固体激光、高温热电和玻璃陶瓷添加剂等方向有广泛应用。
得碳金属铁（或镍）掺杂的碳气凝胶。电化学测试结果表明，掺杂Ni 样品的比电容数值比
3+
掺杂Fe 样品的和传统碳酸钠为催化剂所得碳气凝胶的来得更高，可达227. 3 F/g，其电化学性能较。
发明内容
(2) 将间苯二酚溶解到甲醛溶液中，得到间苯二酚、甲醛的混合溶液B；
(3) 在连续磁力搅拌下，将溶液A滴加到溶液B，并滴加环氧化物，搅拌均匀，静置后得到凝胶；
(4) 将步骤(3)所得凝胶在常温下老化后，进行溶剂替换、干燥、高温碳化后，获得稀土掺杂碳气凝胶材料。
图3 实施例1样品的傅立叶变换红外光谱图
图4 实施例1样品的扫描电子显微镜照片
图5 实施例1样品的透射电子显微镜照片
图6 实施例2样品的照片
图7 实施例2样品的x射线衍射图谱
图8 实施例3样品的照片
图9 实施例3样品的x射线衍射图谱
具体实施方式
在充分搅拌的情况下，将6 mmol氯化镧溶解到20 ml乙醇中获得A液，将1mol间苯二酚溶解到2mol甲醛溶液中获得B液。充分搅拌15分钟后，将A液缓慢滴入B液中，充分搅拌30分钟后，缓慢滴入2ml环氧丙烷, 静置后得到镧掺杂湿凝胶。凝胶经过乙醇替换三次后进行CO2超临界流体干燥，得到镧掺杂气凝胶，1050 ℃高温碳化后获得氧化镧掺杂碳气凝胶。
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