[发明专利]一种金属氧化物复合材料及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于复合材料制备领域，具体涉及一种金属氧化物复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

随着纳米技术的发展，二元或多元纳米复合材料因其特殊的组成结构越来越多的引起人们的广泛关注，纳米复合材料不仅具有本体一元纳米材料的基本性能而且具有一元本体纳米材料所不具有的一些性能。从某种意义上说，纳米复合材料的研究势必会把纳米科技推向一个新的层次，三维自组装纳米材料相比于低维材料，具有截然不同的性能，因此也就具有新颖的应用。现有文献报道，大多是制备一元本体三维纳米材料，鲜有二元甚至多元三维复合纳米材料的制备，三维复合纳米材料的制备，最好是在一元纳米材料制备基础上引入第二种纳米材料，同步原位的形成最终的复合材料。在以往的报道中，合成的复合材料往往是方法复杂、合成过程中需要特殊的仪器、毒性大、耗能大、形貌不规则等缺点。因此发展一条环保、廉价、有效的方法来合成三维二元纳米金属氧化物，并通过简单调控就能最终获得不同掺杂比例的纳米复合材料是十分必要的。

硅橡胶具有优异的耐热性，广泛应用于航空航天等高技术领域，但随着科技进步，这些领域对硅橡胶的耐热性提出了更高的要求。添加抗氧剂改善硅橡胶热性能的方法实用、简便，是提高其热性能的重要途径。最常用的抗氧剂是以氧化铁为代表的金属氧化物及其衍生物。在单一氧化铁基础上引入第二元素，因蜇合效应会比单一氧化铁在硅橡胶中起到的作用好，但如何用一种简便的方法合成出含铁的二元纳米金属氧化物，并将其应用到硅橡胶，以提高其耐热性能，仍需进一步的研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属氧化物复合材料及其制备方法。

本发明所提供的金属氧化物复合材料具备如下特点：1)粉体材料，粒径为500nm-1μm；2)形状为三维花状结构，表面为纳米颗粒组成的多孔结构；3)由氧化铁和金属氧化物A组成，其中，所述金属氧化物A为氧化铟、氧化锡、氧化铜、氧化铈、氧化锌、氧化锰、氧化镧、氧化镁、氧化钛、氧化锆和氧化铝中的任一种，所述氧化铁和氧化物A的摩尔比为1：(0.05-0.5)。

本发明所提供的金属氧化物复合材料由下述制备方法制备得到。

本发明所提供的金属氧化物复合材料的制备方法，包括如下步骤：

1)制备复合金属氧化物前驱体混合液：将可溶性铁盐、可溶性非铁金属盐、酸吸收剂和保护剂于有机溶剂中进行反应，得到复合金属氧化物前驱体混合液；

2)制备金属氧化物复合材料：对所述复合金属氧化物前驱体混合液离心得到沉淀物，并对沉淀物进行热处理，得到所述金属氧化物复合材料。

上述制备方法中，步骤1)中，所述可溶性铁盐具体可为硝酸铁、氯化铁、硝酸铁的水合物和氯化铁的水合物中的至少一种，其中，所述硝酸铁的水合物具体可为Fe(NO₃)₃·9H₂O，所述氯化铁的水合物具体可为FeCl₃·6H₂O。

所述可溶性非铁金属盐具体可为InCl₃、SnCl₄、CuCl₂、Ce(NO₃)₃、ZnCl₂、Mn(NO₃)₂、La(NO₃)₃、MgCl₂、TiCl₄、ZrCl₄和AlCl₃中的任一种。

所述酸吸收剂具体可为尿素、醋酸钠、碳酸氢钠、碳酸钠和氢氧化钠中的至少一种。

所述保护剂为聚乙二醇、四丁基溴化铵、四丁基氢氧化铵、四丁基氯化铵、丙烯酰胺和葡萄糖中的至少一种。

所述可溶性铁盐、所述可溶性非铁金属盐、所述保护剂和所述酸吸收剂的摩尔比为1:(0.05-0.5)：(3-20):(3-20)。

所述反应的反应温度为180℃-260℃，反应时间为30-360min。

所述有机溶剂为多羟基醇，所述多羟基醇具体可为乙二醇、丙三醇、1.2丙二醇和1.4丁二醇中的至少一种。

上述制备方法中，步骤2)中，所述热处理的条件如下：热处理的温度为300℃-600℃，热处理的时间为3-6h，升温速率为20-50℃/min。具体可以20-50℃/min的升温速率从室温(25℃)升至450℃，并于此温度下热处理3-6h。