[发明专利]膨胀石墨基复合材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于无机化工技术领域，具体的是涉及一种膨胀石墨基复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

节能和环保是当今世界的两个重点关注的问题，因此，高效、新型、绿色的环保型产品已经成为各国科学家研究的重点方向之一。过氧化氢是一种绿色高能燃料，能被应用在航天航空领域。为了在瞬间获得高能量，需要添加过氧化氢分解的高效催化剂。

现有技术中制备Mn₂O₃的方法需经过两步，第一步是先加入沉淀剂生成氢氧化物或者碳酸盐沉淀，然后再经过高温煅烧。该方法工艺复杂，耗能大，成本高，且生成的Mn₂O₃纯度不高。

现有技术中膨胀石墨基复合材料的制备方法都是通过先制备出膨胀石墨，再以膨胀石墨为原料反应制得复合材料，而不是直接以天然石墨为原料直接一步合成膨胀石墨基复合材料，其工艺复杂，操作麻烦，且原料用料大、环境污染严重，成本高。

发明内容

本发明实施例的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种污染小、成本低，工艺简单的膨胀石墨基复合材料及其制备方法。

以及，上述膨胀石墨基复合材料在分解过氧化氢中作为催化剂的应用。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种膨胀石墨基复合材料，包含膨胀石墨和与膨胀石墨互相掺杂的Mn₂O₃。

以及，一种膨胀石墨基复合材料制备方法，包括如下步骤：

将乙醇与浓硝酸混合，配制混合溶液；

向所述混合溶液中加入锰盐溶液和鳞片石墨，配制含有锰离子的悬浮液；

将所述含有锰离子的悬浮液在100～200℃下进行水热反应；

将所述水热反应所形成的产物冷却后进行固液分离，并收集固体；

将所述固体洗涤，干燥，煅烧，冷却，得到所述的膨胀石墨基复合材料。

本发明还提供了上述膨胀石墨基复合材料在分解过氧化氢中作为催化剂的应用。

本发明膨胀石墨基复合材料包括互相掺杂的膨胀石墨和Mn₂O₃，使得该膨胀石墨基复合材料结构稳定，其制备方法采用膨胀石墨与Mn₂O₃一步合成法制备而成，该方法工艺简单，而且无需大量的强酸和强氧化剂，对环境污染小、成本低，在煅烧过程中，膨胀石墨与Mn₂O₃均匀掺杂，使得该膨胀石墨基复合材料结构稳定。该复合材料用于分解氧化氢的催化剂时，其催化效率高。

附图说明

图1是本发明膨胀石墨基复合材料制备方法工艺流程示意图。

图2是本发明实施例1制备的膨胀石墨基复合材料的电镜扫描图。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供了一种结构稳定、纯度高的膨胀石墨基复合材料，包含膨胀石墨和与膨胀石墨互相掺杂的Mn₂O₃。该膨胀石墨基复合材料通过膨胀石墨和Mn₂O₃互相掺杂的，使得该膨胀石墨基复合材料结构稳定。

上述膨胀石墨与Mn₂O₃的质量比优选为1∶1～10，更优选为1∶2～5。

本发明实施例还提供了一种污染小、成本低，工艺简单的膨胀石墨基复合材料制备方法，如图1所示，该膨胀石墨基复合材料制备方法包括如下步骤：

S1：将乙醇与硝酸混合，配制混合溶液；

S2：向所述混合溶液中加入锰盐溶液和鳞片石墨，配制含有锰离子的悬浮液；

S3：将所述含有锰离子的悬浮液在100～200℃下进行水热反应；

S4：将所述水热反应所形成的产物冷却后进行固液分离，并收集固体；

S5：将所述固体洗涤，干燥，煅烧，冷却，得到所述的膨胀石墨基复合材料。

这样，本发明实施例膨胀石墨基复合材料制备方法采用膨胀石墨与Mn₂O₃一步合成法制备膨胀石墨基复合材料，该方法工艺简单，而且无需大量的强酸和强氧化剂，对环境污染小、成本低。