CN105355899A - 一种二氧化钼-活性炭复合材料的制备方法 - Google Patents

一种二氧化钼-活性炭复合材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105355899A
CN105355899A CN201510760348.5A CN201510760348A CN105355899A CN 105355899 A CN105355899 A CN 105355899A CN 201510760348 A CN201510760348 A CN 201510760348A CN 105355899 A CN105355899 A CN 105355899A
Authority
CN
China
Prior art keywords
composite material
molybdenum dioxide
absorbent charcoal
molybdenum
electrolysis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510760348.5A
Other languages
English (en)
Inventor
张全生
马可
尹佳佳
程素贞
雷天辉
黄海军
张伟
贾李李
张建辉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Institute of Technology
Original Assignee
Shanghai Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Institute of Technology filed Critical Shanghai Institute of Technology
Priority to CN201510760348.5A priority Critical patent/CN105355899A/zh
Publication of CN105355899A publication Critical patent/CN105355899A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Abstract

本发明一种二氧化钼-活性炭复合材料制备方法，采用一个电解槽，阴阳极均采用惰性电极，以钼酸钠为阳极液，以酸溶液、碱溶液、或者盐溶液为阴极液，在恒电流或者恒电压的条件下电解，反复电解，得到钼酸溶液；然后将活性炭加入阳极槽中得到的钼酸溶液中，在磁力搅拌的条件下浸渍1h-24h、过滤、烘箱烘干、惰性气氛围下煅烧处理，所述的惰性气体煅烧处理是将由阳极液烘干得到物质放入管式炉中，在惰性氛围下以2.5~10℃/min的升温速度，高温处理2-4h，即可得到二氧化钼-活性炭复合材料。本发明利用离子膜电解技术以及后续热处理，无任何添加剂，产物纯净，无任何杂质或杂质离子的存在，后续处理简单。

Description

一种二氧化钼-活性炭复合材料的制备方法
技术领域
本发明属于材料学领域，涉及一种纳米材料，具体来说是一种二氧化钼-活性炭复合材料的制备方法。
背景技术
作为过渡金属氧化物，钼氧化物由于价格低廉，具有丰富的化学价态使得钼氧化物材料拥有独特的吸引力，其应用领域也多样化。二氧化钼是一种多功能精细无机材料。由于纳米二氧化钼具有表面效应、量子尺寸效应、体积效应以及宏观量子隧道效应等，钼氧化物在二次锂电池电极材料、场发射、润滑剂、超导体、热电材料、电致变色材料、电容器、场发射等方面都有着广泛的应用前景。因此，纳米二氧化钼的制备和应用研究近年受到广泛关注，成为纳米材料重要的研究方向之一。
然而由于单一二氧化钼导电性差，限制了其在某些方面的应用，碳材料由于比表面积大，化学性质稳定，导电性好，二氧化钼和碳材料复合体的研究成为研究热点。例如文献（ChemicalCommunications，2010，46(37):6906-6908）中介绍采用水热法并经过后续的热处理制备出均一的尺寸大小在60-80nm碳包覆MoO2纳米球，复合材料在锂离子电池中表现出优异的电化学性能。专利CN104402736A公布一种负载型二氧化钼催化的苯与羟胺盐反应直接制备苯胺的方法，苯胺的选择性可达99％，收率可达54％。然而特殊的碳材料如碳纳米管，石墨烯，玻璃碳，碳纤维等由于目前工艺合成条件成本较高限制了其商业应用。商业化的活性炭除具有比表面积大，化学性质稳定，导电性好外，其成型性好，价格低廉被广泛应用。
目前制备碳/二氧化钼复合材料的方法多以水热法、溶胶凝胶法为主。但是这类方法操作复杂，条件苛刻，需要严格控PH、温度等，反应时间长，不易规模化生产，同时加入的还原剂、分散剂会残留在所制备的材料中，难以彻底去除。
发明内容
针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种二氧化钼-活性炭复合材料的制备方法，所述的这种二氧化钼-活性炭复合材料的制备方法解决了现有技术中的制备碳/二氧化钼复合材料的方法工艺复杂、杂质多，难以提纯的技术问题。
本发明一种二氧化钼-活性炭复合材料制备方法，包括如下步骤：
1)一个制备钼酸溶液的步骤，采用一个电解槽，阴阳极均采用惰性电极，以0.005~2.5mol/L钼酸钠为阳极液，以酸溶液、碱溶液、或者盐溶液为阴极液，在恒电流为1~1000mA/cm2或者恒电压为10~300V的条件下电解3min-3h，反复电解2-3次，得到钼酸溶液；
2)然后将活性炭加入电解槽中得到的钼酸溶液中，在磁力搅拌的条件下浸渍1h-24h、过滤、烘箱烘干、惰性气氛围下煅烧处理，所述的惰性气体煅烧处理是将由阳极液烘干得到物质放入管式炉中，在惰性氛围下以2.5~10℃/min的升温速度，高温处理2-4h，即可得到二氧化钼-活性炭复合材料。
进一步的，所述的电解槽是一个以阳离子膜为隔膜的双室电解槽。
进一步的，所采用的阳离子膜为全氟磺酸阳离子交换膜。
进一步的，所述的惰性电极为玻碳电极、石墨电极、钛电极（网）、或者铂电极（网）。
进一步的，所述的阳极液的浓度范围为0.01~1mol/L。
进一步的，所述的恒电流电解所采用的电流范围20~50mA/cm2。
进一步的，所述的恒电压电解所采用的电压范围为50~100V。
进一步的，所述的电解时间为Na+离子全部转移到阴极室所消耗的理论电量计算得到的时间，反复电解次数为2-3次。
进一步的，烘干过程是在鼓风干燥箱中30~120℃恒温放置8~12h。
进一步的，所通入的惰性气体包括氩气、氮气、氪气，所述的高温处理温度为400℃，时间为2h。
进一步的，所述的酸溶液为0.001~1mol/L的盐酸或者硫酸溶液，所述的碱溶液为0.001~1mol/L的氢氧化钠或者氢氧化钾溶液，所述的盐溶液为0.001~1mol/L的氯化钠或者碳酸钠溶液。
具体的，所述的全氟磺酸阳离子交换膜是美国杜邦公司生产的Nafion212全氟磺酸阳离子交换膜。
本发明首先以钼酸钠为钼源，采用阳离子膜电解技术制备出钼酸溶液，然后将活性炭加入上述钼酸溶液中，浸渍、过滤、煅烧处理，得到一种二氧化钼-活性炭复合材料。本发明利用离子膜电解的选择透过作用，将Na+转移至阴极室，并且反应时间短，无任何添加剂，无任何杂质或杂质离子的存在，后续处理简单。阳离子膜电解制备钼酸溶液的反应时间可以通过改变电流或者电压密度控制。本发明利用离子膜电解技术以及后续热处理，无任何添加剂，产物纯净，无任何杂质或杂质离子的存在，后续处理简单。
本发明和已有技术相比，其技术进步是显著的。本发明操作简单，条件易控，重复性好，反应时间短，投资成本低，可直接用于工业化的批量生产，通过该方法获得的复合物在生物探针、生物传感器、储能材料、催化等方面具有广泛的的应用前景。
附图说明
图1、实施例1所得的活性炭/氧化钼复合材料的TEM电镜图。
图2、实施例1所得的活性炭/氧化钼复合材料的xrd图。
图3、实施例2所得的活性炭/氧化钼复合材料的xrd图。
图4、实施例2所得的活性炭/氧化钼复合材料的EDS图。
图5、实施例3所得的活性炭/氧化钼复合材料的xrd图。
图6、实施例3所得的活性炭/氧化钼复合材料的EDS图。
具体实施方式
下面通过具体实施例并结合附图对本发明进一步阐述，但并不限制本发明。
实施例1
以95mL的0.025mol/L的钼酸钠溶液为阳极液，以90mL的0.025mol/L的盐酸溶液为阴极液，阴阳极均采用惰性电极钛网，恒电流0.6A电解15min。如此反复进行2次，以保证Na+能够完全除净或使其含量处于一个极低水平，然后将0.5g活性炭加入由阳极槽中得到的钼酸溶液中，在磁力搅拌的条件下浸渍10h、过滤、烘箱烘干，将烘干得到物质放入管式炉在氮气氛围下以2.5~10℃/min的升温速度，高温400℃处理2h，即可得到二氧化钼-活性炭复合材料。将得到的产物测试EDS以及XRD，如图1。
通过观察图1的TEM图，可以看到二氧化钼颗粒均匀的分散在活性炭的孔道内，观察图2复合材料的中的XRD图，复合材料除26℃和43℃左右对应活性炭的（002）（100）面外，其他衍射峰的位置和相对强度均与JCPDS卡片NO.O78-1070非常一致，可以确定得到的产物为AC/MoO2复合体。
实施例2
以95mL的0.01mol/L的钼酸钠溶液为阳极液，以90mL的0.01mol/L的氢氧化钠溶液为阴极液，阴阳极均采用惰性电极钛网，恒电流0.6A电解6min如此反复进行2次，以保证Na+能够完全除净或使其含量处于一个极低水平，然后将1g活性炭加入由阳极槽中得到的钼酸溶液中，在磁力搅拌的条件下浸渍10h、过滤、烘箱烘干，将烘干得到物质放入管式炉在氮气氛围下以2.5~10℃/min的升温速度，高温400℃处理2h，即可得到二氧化钼-活性炭复合材料。将得到的产物测试EDS以及XRD，如图3、4。
通过观察图3的EDS图，可以得到产物中只有Al、Mo、O三种元素，其中Al元素为制样过程中铝作为基底引入的，表明Na+已除净。通过观察图4中的XRD图，位于26℃，36.87℃，53.4℃附近的峰分别对应MoO2JCPDSNO.O78-1070的（011）（-211）（022）面。以上表明已成功制备出二氧化钼/活性炭复合材料。
实施例3
以95mL的0.05mol/L的钼酸钠溶液为阳极液，以90mL的0.05mol/L的氯化钠溶液为阴极液，阴阳极均采用惰性电极钛网，恒电流0.6A电解30min。如此反复进行2次，以保证Na+能够完全除净或使其含量处于一个极低水平，然后将1g活性炭加入由阳极槽中得到的钼酸溶液中，在磁力搅拌的条件下浸渍6h、过滤、烘箱烘干，将烘干得到物质放入管式炉在氮气氛围下以2.5~10℃/min的升温速度，高温400℃处理2h，即可得到二氧化钼-活性炭复合材料。
通过观察图5的EDS图，可以得到产物中只有Al、Mo、O三种元素，其中Al为制样过程中引入的元素。通过观察图6中的XRD图，复合材料除26℃和43℃左右对应活性炭的（002）（100）面外，其他衍射峰的位置和相对强度均与MoO2JCPDS卡片NO.O78-1070非常一致，可以确定得到的产物为AC/MoO2复合体。
以上所述仅是本发明的实施方式的举例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种二氧化钼-活性炭复合材料制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1）一个制备钼酸溶液的步骤，采用一个电解槽，阴阳极均采用惰性电极，以0.005~2.5mol/L的钼酸钠为阳极液，以酸溶液、碱溶液、或者盐溶液为阴极液，在恒电流为1~1000mA/cm2或者恒电压为10~300V的条件下电解3min-3h，反复电解2-3次，得到钼酸溶液；
2）然后将活性炭加入电解槽中得到的钼酸溶液中，在磁力搅拌的条件下浸渍1h-24h、过滤、烘箱烘干、惰性气氛围下煅烧处理，所述的惰性气体煅烧处理是将由阳极液烘干得到物质放入管式炉中，在惰性氛围下以2.5~10℃/min的升温速度，高温处理2-4h，即可得到二氧化钼-活性炭复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种二氧化钼-活性炭复合材料制备方法，其特征在于：所述的电解槽是一个以阳离子膜为隔膜的双室电解槽。
3.根据权利要求2所述的一种二氧化钼-活性炭复合材料制备方法，其特征在于：所采用的阳离子膜为全氟磺酸阳离子交换膜。
4.根据权利要求1所述的一种二氧化钼-活性炭复合材料制备方法，其特征在于：所述的惰性电极为玻碳电极、石墨电极、钛电极（网）、或者铂电极（网）。
5.根据权利要求1所述的一种二氧化钼-活性炭复合材料制备方法，其特征在于：所述的阳极液的浓度范围为0.01~1mol/L。
6.根据权利要求1所述的一种二氧化钼-活性炭复合材料制备方法，其特征在于：所述的恒电流电解所采用的电流范围20~50mA/cm2。
7.根据权利要求1所述的一种二氧化钼-活性炭复合材料制备方法，其特征在于：所述的恒电压电解所采用的电压范围为50~100V。
8.根据权利要求1所述的一种二氧化钼-活性炭复合材料制备方法，其特征在于：烘干过程是在鼓风干燥箱中30~120℃恒温放置8~12h。
9.根据权利要求1所述的一种二氧化钼-活性炭复合材料制备方法，其特征在于：所通入的惰性气体包括氩气、氮气、氪气，所述的高温处理温度为400℃，时间为2h。
10.根据权利要求1所述的一种二氧化钼-活性炭复合材料制备方法，其特征在于：所述的酸溶液为0.001~1mol/L的盐酸或者硫酸溶液，所述的碱溶液为0.001~1mol/L的氢氧化钠或者氢氧化钾溶液，所述的盐溶液为0.001~1mol/L的氯化钠或者碳酸钠溶液。
CN201510760348.5A 2015-11-10 2015-11-10 一种二氧化钼-活性炭复合材料的制备方法 Pending CN105355899A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510760348.5A CN105355899A (zh) 2015-11-10 2015-11-10 一种二氧化钼-活性炭复合材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510760348.5A CN105355899A (zh) 2015-11-10 2015-11-10 一种二氧化钼-活性炭复合材料的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105355899A true CN105355899A (zh) 2016-02-24

Family

ID=55331818

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510760348.5A Pending CN105355899A (zh) 2015-11-10 2015-11-10 一种二氧化钼-活性炭复合材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105355899A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106191911A (zh) * 2016-09-19 2016-12-07 上海应用技术大学 一种电解氟硅酸钠制备氟硅酸溶液的方法
CN106191910A (zh) * 2016-09-19 2016-12-07 上海应用技术大学 一种电解氟硅酸制备氟硅酸盐的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102623677A (zh) * 2012-04-09 2012-08-01 华中科技大学 一种高容量二氧化钼/碳负极材料的制备方法
CN102832047A (zh) * 2011-06-15 2012-12-19 微宏新材料(湖州)有限公司 锂离子超级电容器的电极材料及其制备方法
CN104099633A (zh) * 2014-06-23 2014-10-15 上海应用技术学院 一种利用阳离子膜电解法制备钼酸铜的方法
KR20150037246A (ko) * 2013-09-30 2015-04-08 주식회사 엘지화학 이차전지용 음극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
CN104789983A (zh) * 2015-04-09 2015-07-22 上海应用技术学院 一种利用阳离子膜电解法制备钼酸铝的方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102832047A (zh) * 2011-06-15 2012-12-19 微宏新材料(湖州)有限公司 锂离子超级电容器的电极材料及其制备方法
CN102623677A (zh) * 2012-04-09 2012-08-01 华中科技大学 一种高容量二氧化钼/碳负极材料的制备方法
KR20150037246A (ko) * 2013-09-30 2015-04-08 주식회사 엘지화학 이차전지용 음극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
CN104099633A (zh) * 2014-06-23 2014-10-15 上海应用技术学院 一种利用阳离子膜电解法制备钼酸铜的方法
CN104789983A (zh) * 2015-04-09 2015-07-22 上海应用技术学院 一种利用阳离子膜电解法制备钼酸铝的方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106191911A (zh) * 2016-09-19 2016-12-07 上海应用技术大学 一种电解氟硅酸钠制备氟硅酸溶液的方法
CN106191910A (zh) * 2016-09-19 2016-12-07 上海应用技术大学 一种电解氟硅酸制备氟硅酸盐的方法
CN106191911B (zh) * 2016-09-19 2018-12-04 上海应用技术大学 一种电解氟硅酸钠制备氟硅酸溶液的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104099633A (zh) 一种利用阳离子膜电解法制备钼酸铜的方法
Chen et al. Microwave–hydrothermal crystallization of polymorphic MnO2 for electrochemical energy storage
CN102923697B (zh) 一种电化学阴极剥离制备石墨烯储能材料的方法
CN104073835A (zh) 一种利用阳离子膜电解制备钨酸铜的方法
CN109941995A (zh) 一种用于电催化产过氧化氢的异质原子掺杂生物质碳材料的制备及应用
CN103700829B (zh) 二氧化钛(b)-石墨烯自卷绕纳米复合材料的制备方法
CN104357875A (zh) 一种利用阳离子膜电解法制备钼酸铁的方法
CN109081333A (zh) 一种电化学剥离制备氟掺杂石墨烯的方法
CN105977484B (zh) 一种三氧化二铁纳米管材料及其制备方法与应用
CN106853375B (zh) 氮磷掺杂碳包覆的氧化钨/碳复合析氢电催化剂的制备方法
CN104028781B (zh) 一种制备铜钼合金粉末的方法
CN104971720A (zh) 一种钨酸铋纳米复合材料及其制备方法和应用
CN105244192A (zh) 一种钴酸镁多孔纳米线阵列/泡沫镍复合电极材料的制备方法
EP3174141A1 (en) Use of tungsten-containing material
CN105384192A (zh) 一种一维纳米棒自组装成花型的三维Nb2O5的制备方法
CN102509803A (zh) 一种锂硫二次电池碳包覆硫正极材料的制备方法
CN104357874A (zh) 一种利用阳离子膜电解法制备钼酸镍的方法
CN104001494A (zh) 一种类石墨改性纳米锡酸锌的合成方法
CN106129351A (zh) 一种RGO/In2S3复合材料的制备方法
CN109179351A (zh) 多孔三维磷烯及其制备方法和应用
WO2016026340A1 (zh) 一种TiO2纳米晶及其合成方法
CN105355899A (zh) 一种二氧化钼-活性炭复合材料的制备方法
CN106981650A (zh) 一种纳米级单质铋的制备方法
CN105363435B (zh) 一种氧还原电催化剂Pt/N‑碳纳米线的制备方法
CN105152280B (zh) 一种基于三维石墨烯的膜电容型脱盐电极的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20160224