复合微波吸收剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种复合微波吸收剂及其制备方法，涉及微波吸收材料领域。该微波复合吸收剂为多孔结构，含碳的Co/CoO纳米框架顺序串在碳纳米纤维上，该微波复合吸收剂的制备方法为：首先对碳纳米纤维进行酸化，再将Co

Composite microwave absorbents and their preparation methods

The invention provides a composite microwave absorber and a preparation method, which relates to the field of microwave absorption materials. The microwave composite absorbent is porous structure, and the carbon containing Co/CoO nano framework is sequentially arranged on the carbon nanofibers. The preparation method of the microwave composite absorbent is: first, acidification of the carbon nanofibers, then Co.

【技术实现步骤摘要】
复合微波吸收剂及其制备方法
本专利技术涉及微波吸收材料领域，具体涉及一种复合微波吸收剂及其制备方法。
技术介绍
碳基材料具有质量轻、介电常数高等特点，是微波吸收材料的优越候选者。碳纳米纤维作为一种新型的碳基材料，由于其介电常数高，单独作为微波吸收材料时会因为阻抗不匹配而产生吸收低的缺点。因此将碳基材料与含有磁性的或者其他介电材料复合来降低介电常数，提高磁导率，实现阻抗匹配，从而提高其微波吸收性能。中国专利(ZL2013103383171)公开了一种Co/C复合纳米纤维，通过静电纺丝结合后期热处理一步法制得Co/C复合纳米纤维微波吸收剂。制备的Co/C复合纳米纤维微波吸收剂具有较强的抗氧化和耐腐蚀能力，是一种综合性能优异的电磁波吸收材料，具有良好的应用前景。而Ki-YeonPark等人(CompositesScienceandTechnology69，2009，1271–1278)将商业化的碳纳米纤维与NiFe纳米粒子按不同的比例机械混合来提高其微波吸收性能。但是现有技术中通过静电纺丝结合后期热处理一步法制得Co/C复合纳米纤维微波吸收剂的方法，高温还原的温度均在1000℃以上，能耗高且产量较低。而碳纳米纤维与磁性纳米颗粒机械混合，虽然不需要经过高温，但是界面少，微波吸收性能不理想。
技术实现思路
(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种复合微波吸收剂及其制备方法，解决了现有技术中复合纳米纤维微波吸收剂的微波性能不理想，制备工艺耗能高，产量低。(二)技术方案为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种复合微波吸收剂，为多孔纳米框架结构，包括含碳Co/CoO纳米框架和碳纳米纤维，上述含碳Co/CoO纳米框架顺序串在碳纳米纤维上。进一步的，上述含碳的Co/CoO纳米框架为颗粒状，上述颗粒的粒径在200-500nm。一种复合微波吸收剂的制备方法，包括以下步骤：S1、碳纳米纤维酸化处理后离心收集，反复水洗后干燥；S2、酸化后的碳纳米纤维分散在甲醇溶液中，加入硝酸钴的甲醇溶液，磁力搅拌；S3、磁力搅拌条件下，在步骤S2的混合溶液中加入2-甲基咪唑的甲醇溶液，反应完成后离心，再利用甲醇反复洗涤后干燥；S4、将上述S3干燥后的产物置于管式炉中，高温热解；S5、反应结束后，冷却至室温，收集反应产物。进一步的，上述酸化处理的具体步骤为：将碳纳米纤维分散在质量分数30-40％硝酸中，在85～95℃条件下搅拌0.5-1.5h，室温下冷却搅拌2小时。进一步的，上述步骤S2中碳纳米纤维的甲醇浓度为1～4mg/mL，上述S2中硝酸钴的甲醇溶液浓度为50～100mM；上述步骤S3中2-甲基咪唑的甲醇溶液浓度为200～500mM，上述反应时间为20～30h。进一步的，上述步骤S2中碳纳米纤维的甲醇浓度为1～1.5mg/mL，上述S2中硝酸钴的甲醇溶液浓度为65～75mM；上述步骤S3中2-甲基咪唑的甲醇溶液浓度为280～320mM，上述反应时间为23～25h。进一步的，上述步骤S4中热解在氩气氛围中进行。进一步的，上述步骤S4高温热解温度为400～700℃，达到热解温度后保温1～10h；上述步骤S4高温热解过程中升温速度为1～10℃/min。进一步的，上述步骤S4高温热解温度为600～700℃，达到热解温度后保温3～5h；上述步骤S4高温热解过程中升温速度为1～3℃/min。一种复合微波吸收剂在防微波辐射中的用途。(三)有益效果本专利技术提供了一种复合微波吸收剂及其制备方法，与现有技术相比，具备以下有益效果：1、本专利技术对碳纳米纤维进行酸化，使之能够吸附Co2+，再将吸附Co2+的碳纳米纤维与2-甲基咪唑配位形成项链状的碳纳米纤维@ZIF-67复合物，通过热解的方法将ZIF-67碳化成含碳的Co/CoO，从而形成项链状的碳纳米纤维@含碳的Co/CoO复合微波吸收剂，含碳的Co/CoO纳米框架像项链一样串联在碳纳米纤维上，改变了复合材料的电磁参数，降低了复合材料的介电常数，实现了阻抗匹配，提高了复合材料的反射损耗。且该复合微波吸收剂为多孔框架结构，质量更轻，多孔结构使得微波在吸收剂内部产生多次的折射与反射，从而使微波能够多次有效的被吸收，提高微波的吸收性能。(其中符号@表示：@后面的物质包覆在前面的物质表面)2、本专利技术制备复合微波吸收剂，通过热解将ZIF-67碳化成含碳的Co/CoO，热解的温度在400～700℃左右，相对于现有技术，温度大大降低，制备的工艺能耗低，节约了生产成本。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为实施例1制备的复合微波吸收剂的XRD图；图2为实施例1制备的碳纳米纤维@ZIF-67的SEM图；图3为实施例1制备的复合微波吸收剂的TEM图；图4为实施例1制备的复合微波吸收剂在不同厚度时的反射损耗衰减曲线。其中图1中的标记CNF为碳纳米纤维，图4的mm表示拟合样品厚度。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如
技术介绍
所言，基于现有技术的不足，一方面，本专利技术实施例还提供一种复合微波吸收剂，如图1～3可知，上述复合微波吸收剂为多孔纳米框架结构，包括含碳的Co/CoO纳米框架和碳纳米纤维，上述含碳Co/CoO纳米框架顺序串在碳纳米纤维上。优选的，上述含碳的Co/CoO纳米框架为颗粒状，上述颗粒的粒径在200-500nm。本专利技术实施例提供的复合微波吸收剂，为多孔框架结构，含碳的Co/CoO纳米框架顺序串在碳纳米纤维上，从而形成项链状的碳纳米纤维@含碳的Co/CoO复合物微波吸收剂。多孔结构质量更轻，多孔结构使得微波在吸收剂内部产生多次的折射与反射，从而使微波能够多次有效的被吸收。该复合物微波吸收剂质量轻、宽频、强吸收，制备工艺简单、环保，成本低，能够大规模生产。本专利技术实施例制备的复合微波吸收剂，碳的含量达到40wt％-90wt％，Co/CoO的含量达到10wt％-60wt％。另一方面，本专利技术实施例还提供上述复合微波吸收剂的制备方法，包括以下步骤：S1、碳纳米纤维酸化处理后离心收集，反复水洗后干燥；在具体实施时，碳纳米纤维在酸化处理过程中，碳纳米纤维在酸中的浓度为2～6mg/mL；S2、酸化后的碳纳米纤维分散在甲醇溶液中，加入硝酸钴的甲醇溶液，磁力搅拌；在具体的实施过程，上述分散过程可以结合超声作用，促进分散；S3、磁力搅拌条件下，在步骤S2的混合溶液中加入2-甲基咪唑的甲醇溶液，反应完成后离心，再利用甲醇反复洗涤后干燥；具体实施例过程中，本领域技术人员可以根据需要选择反应时间，优选的反应时间为24h；S4、将上述S3干燥后的产物置于管式炉中，高温热解；S5、反应结束后，冷却至室温，收集反应产物。在具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合微波吸收剂，其特征在于，所述复合微波吸收剂为多孔纳米框架结构，包括含碳的Co/CoO纳米框架和碳纳米纤维，所述含碳Co/CoO纳米框架顺序串在碳纳米纤维上。

【技术特征摘要】
1.一种复合微波吸收剂，其特征在于，所述复合微波吸收剂为多孔纳米框架结构，包括含碳的Co/CoO纳米框架和碳纳米纤维，所述含碳Co/CoO纳米框架顺序串在碳纳米纤维上。2.如权利要求1所述的复合微波吸收剂，其特征在于，所述含碳的Co/CoO纳米框架为颗粒状，颗粒的粒径在200-500nm。3.如权利要求1或2所述的复合微波吸收剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、碳纳米纤维酸化处理后离心收集，反复水洗后干燥；S2、酸化后的碳纳米纤维分散在甲醇溶液中，加入硝酸钴的甲醇溶液，磁力搅拌；S3、磁力搅拌条件下，在步骤S2的混合溶液中加入2-甲基咪唑的甲醇溶液，反应完成后离心，再利用甲醇反复洗涤后干燥；S4、将上述S3干燥后的产物置于管式炉中，高温热解；S5、反应结束后，冷却至室温，收集反应产物。4.如权利要求3所述的复合微波吸收剂的制备方法，其特征在于，所述酸化处理的具体步骤为：将碳纳米纤维分散在质量分数30-40％硝酸中，在85～95℃条件下搅拌0.5-1.5h，室温下冷却搅拌2小时。5.如权利要求3所述的复合微波吸收剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中碳纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：张惠，陈红，李士阔，黄方志，李坤振，王磊，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34