[0001] 本发明属于材料的合成技术领域， 涉及一种能够有效改善复合材料界面结合的 复合材料制备系统及方法。 背景技术

[0002] 随着尖端科学技术的突飞猛进， 对材料的性能要求越来越高， 在许多方面， 传 统的单相材料的性能已不能满足实际的需要， 这促使人们研究制备出由多相组 成的复合材料， 以提高材料的性能 [周曦亚， "复合材料"， 化学工业出版社， 北 京]。

[0003] 然而， 要使复合材料产生 1+1〉2的协同效应， 其界面起着至关重要的作用。 为 了获得优异的界面结合， 增强体表面处理 （如化学腐蚀、 射线照射以及加入硅 烷偶联剂等） 、 向基体中添加特定的元素、 增强体的表面涂层等方法已经被广 泛使用 [Su F, Zhang Z, Wang K, Jiang W, Liu W. Tribological and mechanical properties of the composites made of carbon fabrics modified with various methods. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 2005;36(12): 1601-7.]。

[0004] 对于纳米复合材料的制备， 主要有物理法和化学法两种方法。 其中， 物理法主 要包括机械研磨复合法、 干式冲击法、 高能球磨法、 共混法、 异相凝聚法和高 温蒸发法等， 这些方法制备的纳米复合材料虽然具有表面清 洁、 无杂质、 颗粒 可控、 活性高等优点， 但目前产率大都较低且成本高。 化学法主要包括溶胶凝 胶法、 水热法、 微乳液法、 化学气相沉积法、 溶剂蒸发法等， 这些方法虽然产 率高， 但是制备的复合材料含有一定的杂质。

[0005] 上述方法大都是通过加热第三方物质， 然后第三方物质将热量传递给反应物， 从而实现在一定温度下材料的合成。 在使用这些方法制备复合材料吋， 基体材 料与反应物同吋被第三方物质加热， 界面的形成没有引导完全是随机的， 反应 物在基体材料上的分布是不均匀的且界面结合 较差。 要想在基体上实现定点可 控成核生长并形成较好的界面， 必须提前处理基体材料 （使它们带电或者具有 某种官能团） 使其选择性的具有活性位点， 从而实现复合结构的控制， 显然这 种工艺是较复杂的， 并且很难实现工业化生产。

[0006] 此外， 模板法合成具有一定结构的材料吋， 对模板是有要求的， 即模板本身应 具有活性位点或者通过一定的处理可以弓 I入活性位点， 这样才能实现反应物在 基体材料上的生长， 这使得某些具有特殊结构的模板不能被使用 [陈彰旭， 郑炳 云， 李先学， 傅明连， 谢署光， 邓超， 胡衍华， "模板法制备纳米材料研究进展"

[J]."化工进展"， 2010， （第 1期)]。

技术问题

[0007] 鉴于现有技术中存在的上述问题， 本发明所要解决的技术问题在于一种能够有 效改善复合材料界面结合的复合材料制备系统 及方法， 能够利用感应加热在可 控温度和压力的前提下， 利用反应物本身被加热的特点来制备具有优异 界面结 合的复合材料。

问题的解决方案

技术解决方案

[0008] 为了解决上述技术问题， 一方面， 本发明提供了一种复合材料制备系统， 包括 ： 用于容纳反应物与基体材料的密封的反应釜； 检测所述反应釜内的温度的温 度检测单元； 检测所述反应釜内的压力的压力检测单元； 基于所述温度检测单 元检测到的温度值和所述压力检测单元检测到 的压力值， 对所述反应釜进行水 热感应加热的加热单元； 所述加热单元包括感应线圈、 感应加热设备以及控制 所述感应加热设备的感应频率发生的控制机构 ， 所述反应釜位于所述感应线圈 中， 所述感应线圈的两端安装于所述感应加热设备 的外壁， 所述感应线圈与所 述感应加热设备的内部通有循环水。

[0009] 根据本发明的复合材料制备系统， 在反应前首先使循环水经过感应加热设备的 内部管道流入感应线圈， 从感应线圈流出后再经感应加热设备的内部管 道流出 ， 最终被排出。 然后将反应物和基体材料加入到反应釜内， 并对反应釜进行密 封， 并通过温度检测单元和压力检测单元检测反应 釜内的温度和压力。 最后将 反应釜固定于感应线圈中， 运行温度检测单元和压力检测单元， 打幵感应加热 设备， 通过控制感应加热设备的感应频率和输出电流 ， 对反应釜进行水热感应 加热。 反应结束后关闭感应加热设备、 温度检测单元和压力检测单元， 待釜冷 却至室温后关闭循环水， 取出反应釜， 取出反应产物。

[0010] 根据本发明的复合材料制备系统， 在反应前首先使循环水流入感应线圈和感应 加热设备后排出。 然后将作为反应物的混合液转入反应釜中， 加入能够感应交 变磁场的基体材料， 密封后置于本发明的加热单元中进行水热反应 ， 然后自然 冷却到室温， 从反应后的悬浮液中分离出产物， 再将该产物分别用去离子水和 无水乙醇浸泡洗涤， 干燥后即可得到负载有产物的复合产物。 由此， 能够利用 水热感应技术合成复合材料或者具有特殊结构 材料， 有效改善复合材料界面结 合。

[0011] 又， 在本发明中， 也可以是， 根据所述温度检测单元检测到的温度值控制所 述 感应加热设备中电流的接通或断幵以对所述反 应釜内的温度进行控制。

[0012] 根据本发明， 可通过感应加热设备采集温度检测单元检测的 温度值， 将其反馈 给感应加热设备， 从而可通过感应加热设备中电流的接通或断幵 实现温度的自 动调节和控制。

[0013] 本发明不限于此， 也可以是， 可通过人来观察所述温度检测单元检测的温度 值 ， 并通过手动的方式控制感应加热设备中电流的 接通或断幵， 从而对所述反应 釜内的温度进行手动控制。

[0014] 又， 在本发明中， 也可以是， 所述温度检测单元包括与所述反应釜相连的光 纤 温度传感器或红外测温仪。

[0015] 根据本发明， 采用光纤温度传感器或红外测温仪作为温度检 测单元， 它们具有 本质安全、 不受电磁干扰、 可远程监测、 精度及灵敏度高、 耐高压、 抗腐蚀、 能在恶劣环境下工作以及成本低等优点。 因而可以显著改善测温系统的抗电磁 干扰性、 提高测温的精度、 并降低成本。

[0016] 又， 在本发明中， 也可以是， 所述压力检测单元包括与所述反应釜相连的压 力 传感器和压力数显系统。

[0017] 根据本发明， 压力检测单元主要是通过能够感应反应釜中气 体压力的压力传感 器来实现压力的测定， 并可通过例如微型高压反应釜程控系统将电信 号转换为 数字信号， 然后显示出来。 并且， 还可设置排气阀以起到反应结束后泄压的作 用。

[0018] 根据本发明， 可通过感应加热设备采集压力检测单元检测的 压力值， 将其反馈 给感应加热设备， 从而可通过感应加热设备中电流的接通或断幵 实现压力的自 动调节和控制。

[0019] 本发明不限于此， 也可以是， 可通过人来观察所述压力检测单元检测的压力 值

， 并通过手动的方式控制感应加热设备中电流的 接通或断幵， 从而对所述反应 釜内的压力进行手动控制。

[0020] 根据本发明， 可通过在排气阀的位置设置可控接通或断幵幵 关， 然后通过压力 检测系统检测到的压力反馈值来控制幵关的接 通或断幵， 进而实现压力的精确 控制。

[0021] 又， 在本发明中， 也可以是， 选用非金属、 非碳 （主要是高分子） 材质探头的 气体压力传感器作为压力检测单元的传感器。

[0022] 又， 在本发明中， 也可以是， 还包括用于对所述反应釜内的物质进行搅拌的 搅 拌装置， 所述搅拌装置包括： 设置于所述反应釜的釜体内的传动杆； 安装于所 述传动杆上的搅拌桨； 设于所述釜体的外部且用于驱动所述传动杆旋 转的驱动 装置。

[0023] 根据本发明， 通过采用上述搅拌装置， 可以保证反应物有良好的均匀性和分散 性。

[0024] 又， 在本发明中， 也可以是， 所述搅拌桨包括轴向流搅拌桨、 径向流搅拌桨或 混合流搅拌桨中的一种或多种， 优选地， 所述搅拌桨与所述釜体的内壁之间的 间隙为 0.5〜lcm。

[0025] 根据本发明， 上述间隙参数的选择更有利于产生均匀的搅拌 效果， 从而达到使 反应釜内反应物不团聚、 不沉降且均匀混合的目的。

[0026] 又， 在本发明中， 也可以是， 所述反应釜设于超声单元中进行搅拌。

[0027] 根据本发明， 也可以将反应釜置于例如超声仪中， 通过控制超声功率来实现反 应物的分散， 从而可以使产物在基体材料上均匀生长和分布 。

[0028] 又， 在本发明中， 也可以是， 所述感应线圈的材质为方铜管， 线圈形状为圆形

， 外层缠绕绝缘层， 线圈匝数为 2〜10， 线圈长度为 0.5〜2m， 线圈内径为 20〜2 00mm。

[0029] 根据本发明， 选用方铜管作为感应线圈具有电阻小、 电耗低、 焊接方便以及强 度高等优点。 圆形感应线圈的选择更有利于交变磁场的产生 和感应物切割磁感 线， 这有助于感应电流的产生和感应物的加热。 当频率太低吋， 设备将自动保 护， 震荡不起来或自动停机， 当频率偏高吋， 设备会自动减小加热功率， 当频 率太高吋会在瞬间烧损设备中的功率器件。 线圈匝数、 长度和内径的不同会导 致感应频率和输出功率的不同， 过少的线圈匝数和过小的线圈内径可能引起频 率过高而引发设备故障， 过长的线圈不利于反应釜的固定。 因此对于一台确定 的感应加热设备， 其感应频率和功率范围是确定的， 这要求线圈的匝数、 长度 和内径具有很好地匹配性， 而不能随意设置。 综上， 本发明所保护的这些参数 ， 是以感应加热设备安全工作为前提， 更有利于产生交变磁场、 更利于达到较 好的冷却效果、 更利于产生较好的加热效果。

[0030] 又， 在本发明中， 也可以是， 所述反应釜的材质包括高分子聚合物。

[0031] 根据本发明， 反应釜可采用对位聚苯酚 （PPL) 或聚四氟乙烯 （PTFE) 等高分 子聚合物， 由此能够提高反应釜的抗电磁干扰性、 耐高温性、 热稳定性、 耐腐 蚀性、 抗辐射性、 耐化学腐蚀及抗溶剂性等性能。

[0032] 根据本发明， 整个密封系统采用非金属、 非碳 （主要是高分子） 材质， 这样可 以避免交变磁场对金属密封系统的影响。 此外， 整个反应釜包括釜盖、 釜体以 及密封系统采用高分子材质， 因而整个系统很轻， 易于固定和携带。 反应釜在 感应线圈上的固定， 可以通过在反应釜底部设置卡槽的方式来实现 ， 也可以通 过将反应釜设置成阶梯圆柱状， 利用反应釜上部圆柱直径大于感应线圈内径来 实现， 还可以通过搭建反应釜固定支架的方式来实现 。

[0033] 根据本发明， 考虑到安全等问题， 排气阀的材质采用金属材质， 为了避免排气 阀受到交变磁场的影响， 排气阀距感应线圈的距离可设置为大于 50cm。

[0034] 又， 在本发明中， 也可以是， 所述反应釜通过密封机构进行密封， 所述密封机 构包括设于所述反应釜的釜体的幵口端处的法 兰板、 设于所述反应釜的釜盖上 的法兰盖、 以及用于紧密地连接所述法兰板与所述法兰盖 的紧固构件。

[0035] 根据本发明， 通过上述密封机构可有效地实现反应釜的密封 ， 并易于在反应结 束后打幵反应釜取出反应产物。

[0036] 另一方面， 本发明还提供了一种采用上述复合材料制备系 统制备复合材料的方 法， 包括： 使循环水流通加热单元的感应线圈与感应加热 设备的内部； 将反应 物与基体材料容纳于密封的反应釜中； 将所述反应釜置于所述感应线圈中； 对 所述反应釜内的温度进行检测； 对所述反应釜内的压力进行检测； 基于检测到 的温度值和检测到的压力值， 控制所述感应加热设备对所述反应釜进行水热 感 应； 反应后使所述反应釜冷却以得到反应产物。

[0037] 根据本发明， 能够利用水热感应技术合成复合材料或者具有 特殊结构材料， 有 效改善复合材料界面结合。

[0038] 又， 在本发明中， 也可以是， 所述感应加热设备输出的感应频率为 10〜500KH z， 感应电流为 0〜1200A。

[0039] 根据本发明， 根据被加热物质尺寸的不同， 可以选择能够输出 10〜500KHz感 应频率的感应加热设备。 感应设备中感应电流的大小可在 0〜1200A的范围内连 续可调。 感应加热设备可连有控制所述感应加热设备的 感应频率发生的控制机 构， 例如可远距离控制感应频率的发生的活动踏板 ， 通过该控制机构可有效地 控制感应频率的输出。

[0040] 根据下述具体实施方式并参考附图， 将更好地理解本发明的上述内容及其它目 的、 特征和优点。

发明的有益效果

对附图的简要说明

附图说明

[0041] 图 1示出了根据本发明一实施形态的能够有效改� �复合材料界面结合的复合材 料制备系统的整体结构示意图；

[0042] 图 2示出了图 1所示的复合材料制备系统中的反应釜的结构� �意图；

[0043] 图 3示出了图 1所示的复合材料制备系统中的搅拌装置的结� �示意图；

[0044] 图 4为本发明的实施例 4制备的 Mn02/石墨复合材料的扫描电镜 （SEM) 照片。

[0045] 附图标记： 1、 光纤测温仪； 2、 光纤温度传感器； 3、 微型高压反应釜程控系 统； 4、 压力传感器； 5、 排气阀； 6、 反应釜； 7、 感应线圈； 8、 感应加热设备 ； 9、 踏板； 10、 法兰盖； 11、 釜盖； 12、 法兰板； 13、 釜体； 14、 螺纹； 15、 螺栓； 16、 驱动装置 （电动机） ； 17、 传动杆； 18、 搅拌桨。

实施该发明的最佳实施例

本发明的最佳实施方式

[0046] 以下结合附图和下述实施方式进一步说明本发 明， 应理解， 附图及下述实施方 式仅用于说明本发明， 而非限制本发明。

[0047] 具体地， 图 1示出了根据本发明一实施形态的能够有效改� �复合材料界面结合 的复合材料制备系统的整体结构示意图； 图 2示出了图 1所示的复合材料制备系 统中的反应釜的结构示意图； 图 3示出了图 1所示的复合材料制备系统中的搅拌 装置的结构示意图。

[0048] 针对现有技术中制备复合材料的种种缺陷， 本发明提供了一种复合材料制备系 统， 如图 1至图 3所示， 包括： 用于容纳反应物与基体材料的密封的反应釜 6; 检 测所述反应釜 6内的温度的温度检测单元； 检测所述反应釜 6内的压力的压力检 测单元； 基于所述温度检测单元检测到的温度值和所述 压力检测单元检测到的 压力值， 对所述反应釜进行水热感应加热的加热单元； 所述加热单元包括感应 线圈 7、 感应加热设备 8以及控制所述感应加热设备 8的感应频率发生的控制机构 9， 所述反应釜 6位于所述感应线圈 7中， 所述感应线圈 7的两端安装于所述感应 加热设备 8的外壁， 所述感应线圈 7与所述感应加热设备 8的内部通有循环水。

[0049] 采用本发明的复合材料制备系统能够执行有效 改善复合材料界面结合的水热感 应制备方法， 该方法工艺简单易控， 能够合成多种传统方法难以合成的特殊结 构， 并能够有效改善复合材料的界面结合。

[0050] 例如， 首先将 As物质溶解于 A1溶剂中搅拌后得到 A溶液， 将 Bs物质溶解于 B1溶 剂中搅拌后得到 B溶液； 然后将 A溶液和 B溶液混合搅拌均匀， 调节 pH值后得到 C 溶液； 最后将 C溶液作为反应物转入反应釜 6中， 加入能够感应交变磁场的基体 材料 D， 将反应釜 6密封后置于感应线圈 7中， 通过感应加热设备 8输出的电流对 反应釜 6进行加热中， 反应后从所产生的悬浮液中分离出产物， 清洗、 干燥后即 得到负载有产物 E (E为由 As和 Bs合成的产物） 的复合产物 F。

[0051] 具体地， 采用本发明的复合材料制备系统可以执行以下 制备方法： [0052] 步骤一： 将 As物质溶解于 A1溶剂中， 磁力搅拌 30〜120min (或者超声 30~120m in) 后得到 0.01〜5mol/L的 A溶液；

[0053] 步骤二： 将 Bs物质溶解于 B1溶剂中， 磁力搅拌 30〜120min (或者超声 30〜120 min) 后得到 0.01〜5mol/L的 B溶液；

[0054] 步骤三： 将 A溶液和 B溶液混合后磁力搅拌 30〜300min， 并调节 pH值， 得到混 合液 C;

[0055] 步骤四： 将 C溶液转入反应釜中， 加入能够感应交变磁场的基体材料 D， 密封 后置于水热感应加热设备中， 在 10〜500KHz的感应频率下和 0〜1200A的输出电 流下反应 10min〜24h， 然后自然冷却到室温；

[0056] 步骤五： 从反应后的悬浮液中分离出产物， 再将产物分别用去离子水和无水乙 醇浸泡洗涤， 干燥后即可得到负载有产物 E的复合产物 F。

[0057] 本发明中， 感应线圈 7分布于反应釜 6的釜体的外壁， 且釜内感应材料 D正好处 于感应线圈 7的中部， 加热均匀且效率高， 避免产生局部过热现象； 感应加热设 备 8输出交流电到感应线圈， 通过感应线圈产生交变磁场， 釜内物质切割磁感应 线， 产生感应电流， 从而使釜内能够感应交变磁场的物质自身达到 被加热的目 的； 通过控制输出电流的大小， 可以实现输出功率的调节， 从而实现反应温度 的控制。 同吋， 温度较高的基体材料 D可使物质 E易于在其周围成核， 再通过调 整搅拌速度或者超声功率来调控晶体的生长速 度， 从而达到对生成物的颗粒尺 寸调控的目的。

[0058] 并且， 如图 1所示， 反应釜 6的釜体位于感应线圈 7内部， 感应线圈 7安装于感应 加热设备 8的外壁， 感应线圈 7与感应加热设备 8内部通有来自循环水系统的循环 水， 反应釜 8内装有测温、 测压系统并接于程控系统， 程控系统可显示出釜内温 度和压力。

[0059] 又， 对于水热感应加热技术而言， 一般随着输出功率的增大和反应吋间的延长 ， 釜内温度增高， 因而要想实现温度的恒定不变必须引入控制系 统。 本发明中 ， 可通过两种方式来实现温度的控制， 一种是人工的， 即通过观察温度检测单 元上温度的变化， 采用脚踏的方式来实现感应加热的接通和断幵 ； 另一种是自 动调节系统， 即采集温度检测单元的温度值， 将其反馈给感应加热设备， 从而 通过感应加热设备实现温度的自动调节和控制 。

[0060] 另外， 传统的热电偶传感器大都采用金属探头， 而金属探头在交变磁场的作用 下会发热， 因而不能用于水热感应设备中。 考虑到探头的抗电磁干扰性、 测温 的精度以及成本等问题， 本实施形态中， 温度检测单元可以采用与反应釜 6相连 的光纤温度传感器 2或者红外测温仪。

[0061] 又， 为了保证反应物有良好的均匀性和分散性， 可以在反应釜 6上引入搅拌装 置， 其中搅拌装置包括设于釜体内部的传动杆 17、 设于传动杆上的搅拌桨 18及 用于驱动传动杆 17旋转的驱动装置 16， 驱动装置 16设于釜体外部。 搅拌桨 18采 用轴向流搅拌桨、 径向流搅拌桨或混合流搅拌桨中的一种或多种 ， 且搅拌桨 18 与釜体内壁之间的间隙为 0.5〜lcm; 也可以将反应釜置于超声仪中， 通过控制 超声功率来实现反应物的分散， 从而可以使产物 E在基体材料 D上均匀生长和分 布。

[0062] 又， 在本实施形态中， 压力检测单元主要是通过能够感应反应釜中气 体压力的 压力传感器 4来实现， 并通过微型高压反应釜程控系统 3将电信号转换为数字信 号， 然后显示出来。 此外， 图 1中所示的与反应釜 6相连的排气阀 5可以起到反应 结束后泄压的作用。

[0063] 此外， 由于大多金属都能感应交变磁场， 因而反应釜 6材质的选择是一个关键 的问题。 考虑到材质的抗电磁干扰性、 耐高温性、 热稳定性、 耐腐蚀性、 抗辐 射性、 耐化学腐蚀及抗溶剂性等性能， 反应釜 6可以采用对位聚苯酚 （PPL) 或 聚四氟乙烯 （PTFE) 等高分子聚合物。

[0064] 考虑到反应釜密封安全和密封物材质的选择 （抗电磁干扰性、 耐高温性、 热稳 定性、 耐腐蚀性、 抗辐射性、 耐化学腐蚀及抗溶剂性等） ， 采用带有螺纹 14的 法兰盖 10、 法兰板 12进行密封， 法兰板 12可设于反应釜 6的釜体 13的幵口端处， 法兰盖 10设于反应釜 6的釜盖 11上， 通过插入于螺纹 14中的螺栓 15紧密地连接法 兰板 12与法兰盖 10， 由此， 反应釜体的上部密封采用了螺纹密封， 此外还可增 加卡扣等以增加设备的安全性。

[0065] 优选地， 采用本发明的制备系统所执行的前述制备方法 中， 还可将上述步骤五 中得到的产物经过化学腐蚀或者物理煅烧处理 后， 除去基体材料 D， 可以得到具 有可控结构的材料 E。 这给模板法合成材料提供了一种新的技术。

[0066] 所制备的复合材料的结构可以是薄膜结构、 涂层结构、 核壳结构、 片状连通颗 粒结构以及多孔结构等。

[0067] 此外， 上述步骤三中混合液可以是溶胶状， 从而实现与溶胶凝胶法的结合。 也 可以是糊状刷于基体材料 D上， 实现在空气 （或者气氛） 条件下的材料合成， 而 不是在液相条件下。 且， 上述步骤三中的 pH值是采用 0.1〜5mol.L - 1的盐酸溶液 、 醋酸溶液、 氢氧化钠溶液、 氢氧化钾溶液或者氨水等进行调节的。 优选地， 所述步骤三中的干燥具体过程为将产物置于电 热真空干燥箱内， 在 50〜120。C下 加热 12〜36小吋， 且步骤三中的 pH值为 0〜 14。

[0068] 相对于现有技术， 本发明的有益效果为： 本发明提供了一种采用水热感应技术 制备具有优异界面结合的复合材料的制备方法 。 将 A溶液和 B溶液混合调节其 pH 值得到 C溶液， 然后将 C溶液转入反应釜中并加入能够感应交变磁场� �基体材料 D， 在感应加热设备中反应后， 取出悬浮液并经过分离、 洗涤和干燥处理， 最终 制备出负载有产物 E的复合材料 _F 。

[0069] 通过改变输出电流和反应吋间可以合成具有不 同性能的复合材料， 通过选择具 有不同结构的基体材料 D可以获得具有不同结构的复合材料。 水热感应加热技术 中基体材料 D的加热效果， 为反应物成核提供位点并加速晶体的生长。

[0070] 本发明将传统工艺中第三方加热的方式改变为 基体材料本身直接被加热， 从根 本上 （加热和传热的角度） 改变了制备复合材料的原理， 工艺简单易控， 制得 的复合材料化学组成均一， 纯度较高， 晶体形貌规则， 粒径较小且分布均匀， 界面结合优异。 此外， 复合材料的制备周期被大大缩短， 无需后续处理且对环 境友好， 因而更易于实现工业化生产。

[0071] 其更具体的有益效果如下：

[0072] (1) 传统的水热或者微波水热合成技术， 都是利用第三方溶剂被加热， 然后 被加热的溶剂将热量传给基体材料和反应物， 以达到制备复合材料的目的， 这 样 D与 E之间并没有直接的接触或反应， 导致它们的界面结合较弱。 本发明采用 水热感应加热技术完全改变了反应中加热和传 热的方式， 基体材料本身在较短 的吋间内最先被加热到较高的温度， 其余地方的温度都比较低， 这样可以使 As 和 Bs在基体材料 D的高温下进行反应合成产物 E， 从而可以明显改善 D与 E的界面 结合。

[0073] (2) 由于在感应加热中基体材料的温度很高， 导致合成材料 E的速度非常快、 结晶度较高并且纯度较高， 因而无需后处理。

[0074] (3) 该技术能够应用于模板法合成具有一定结构的 材料的制备方法中， 避免 了传统模板需要提前经过处理以获得活性位点 的缺点， 这拓宽了模板法的应用 领域。

[0075] (4) 该技术也可以与溶胶凝胶法进行结合， 实现在空气 （或者气氛） 条件下 复合材料的制备。

[0076] (5) 该方法为涂层和薄膜的制备提供了一种全新的 实现途径。

本发明的实施方式

[0077] 下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细 说明。

[0078] 实施例 1

[0079] 步骤一： 将 0.012mol的高锰酸钾溶解于 30ml蒸馏水中， 磁力搅拌 30min后得到 0.

4mol/L的高锰酸钾溶液；

[0080] 步骤二： 将 0.012mol的苯丙醛分散于 30ml蒸馏水中， 磁力搅拌 30min后得到 0.4 mol/L的苯丙醛溶液；

[0081] 步骤三： 将高锰酸钾溶液和苯丙醛溶液混合后磁力搅拌 30min， 得到反应前驱 液 C;

[0082] 步骤四： 将前驱液 C转入反应釜中， 加入能够感应交变磁场的石墨片， 密封后 置于水热感应加热设备中， 在 50KHz的感应频率下和 200A的输出电流下反应 24h ， 然后自然冷却到室温；

[0083] 步骤五： 从反应后的悬浮液中分离出复合产物， 再将产物分别用去离子水和无 水乙醇浸泡洗涤， 干燥后即可得到片状 MnO ₂ /石墨复合材料。

[0084] 实施例 2

[0085] 步骤一： 将 0.015mol的高锰酸钾溶解于 30ml蒸馏水中， 磁力搅拌 50min后得到 0.

5mol/L的高锰酸钾溶液； [0086] 步骤二： 将 0.015mol的苯丙醛分散于 30ml蒸馏水中， 磁力搅拌 50min后得到 0.5 mol/L的苯丙醛溶液；

[0087] 步骤三： 将高锰酸钾溶液和苯丙醛溶液混合后磁力搅拌 50min， 得到反应前驱 液 C;

[0088] 步骤四： 将前驱液 C转入反应釜中， 加入能够感应交变磁场的石墨片， 密封后 置于水热感应加热设备中， 在 50KHz的感应频率下和 300A的输出电流下反应 16h ， 然后自然冷却到室温；

[0089] 步骤五： 从反应后的悬浮液中分离出复合产物， 再将产物分别用去离子水和无 水乙醇浸泡洗涤， 干燥后即可得到片状 MnO ₂ /石墨复合材料。

[0090] 实施例 3

[0091] 步骤一： 将 0.02mol的高锰酸钾溶解于 30ml蒸馏水中， 磁力搅拌 70min后得到 0.6

7mol/L的高锰酸钾溶液；

[0092] 步骤二： 将 0.02mol的苯丙醛分散于 30ml蒸馏水中， 磁力搅拌 70min后得到 0.67 mol/L的苯丙醛溶液；

[0093] 步骤三： 将高锰酸钾溶液和苯丙醛溶液混合后磁力搅拌 70min， 得到反应前驱 液 C;

[0094] 步骤四： 将前驱液 C转入反应釜中， 加入能够感应交变磁场的石墨片， 密封后 置于水热感应加热设备中， 在 50KHz的感应频率下和 400A的输出电流下反应 10h ， 然后自然冷却到室温；

[0095] 步骤五： 从反应后的悬浮液中分离出复合产物， 再将产物分别用去离子水和无 水乙醇浸泡洗涤， 干燥后即可得到片状 MnO ₂ /石墨复合材料。

[0096] 实施例 4

[0097] 步骤一： 将 0.03mol的高锰酸钾溶解于 30ml蒸馏水中， 磁力搅拌 90min后得到 lm ol/L的高锰酸钾溶液；

[0098] 步骤二： 将 0.03mol的苯丙醛分散于 30ml蒸馏水中， 磁力搅拌 90min后得到 lmol/

L的苯丙醛溶液；

[0099] 步骤三： 将高锰酸钾溶液和苯丙醛溶液混合后磁力搅拌 90min， 得到反应前驱 液 C; [0100] 步骤四： 将前驱液 C转入反应釜中， 加入能够感应交变磁场的石墨片， 密封后 置于水热感应加热设备中， 在 50KHz的感应频率下和 500A的输出电流下反应 lh

， 然后自然冷却到室温；

[0101] 步骤五： 从反应后的悬浮液中分离出复合产物， 再将产物分别用去离子水和无 水乙醇浸泡洗涤， 干燥后即可得到片状 MnO ₂ /石墨复合材料。

[0102] 图 4为示出了上述实施例 1制备的 MnO ₂ /石墨复合材料的扫描电镜 （SEM) 照片

。 由图 4可以看出颗粒尺寸较小的 MnO ₂ 负载于石墨片上形成了较致密的一层， 并且颗粒之间相互连通形成了较规则的孔结构 。

工业实用性

[0103] 本发明整合了感应加热和水热反应技术的优势 ， 将水热感应加热技术应用于复 合材料的制备， 能够在很大程度上改善复合材料的界面结合， 克服了第三方加 热技术合成复合材料界面结合差的缺点。 同吋， 通过引入温度检测单元和压力 检测单元， 实现了反应过程中反应温度和压力的测试， 从而实现了复合材料的 可控制备。 此外， 通过化学腐蚀或物理煅烧的方法将基体材料除 去后， 可以得 到具有特殊结构的 E材料， 因而该技术给模板法合成具有一定结构的材料 提供了 一种新的实现方法。

[0104] 在不脱离本发明的基本特征的宗旨下， 本发明可体现为多种形式， 因此本发明 中的实施形态是用于说明而非限制， 由于本发明的范围由权利要求限定而非由 说明书限定， 而且落在权利要求界定的范围， 或其界定的范围的等价范围内的 所有变化都应理解为包括在权利要求书中。