一种核壳结构复合微波吸收材料制造技术

本发明专利技术一种MOF衍生的核壳结构纳米多孔碳@手性聚席夫碱铁盐复合微波吸收材料的制备方法，涉及一种复合吸波材料的制备方法。本发明专利技术是要解决现有的复合吸波材料存在制备方法复杂、制备条件严苛、成本高、材料密度偏大以及低频段吸收性能较差的问题，而提供一种以HKUST‑1为模板制备核壳结构纳米多孔碳@手性聚席夫碱铁盐复合吸波材料的方法。本发明专利技术制备得到的微波吸收材料密度小、质量轻、低频吸收效果佳、有效吸收带宽较宽，并且具有良好的物理、化学性能和机械加工性能，制备工艺简便，成本较低，适合大规模批量生产。

A core-shell composite microwave absorbing material

【技术实现步骤摘要】
一种核壳结构复合微波吸收材料
本专利技术涉及微波吸收材料技术，具体地涉及一种MOF衍生的核壳结构纳米多孔碳@手性聚席夫碱铁盐复合微波吸收材料。
技术介绍
电磁波的广泛运用极大的促进了人类社会的发展，同时也带来各种问题。电磁波污染不仅对人体的健康造成不利的影响还干扰电子设备的正常工作，同时在军工领域，武器装备的电磁隐身能力可大大提高其作战能力，将成为装备的发展趋势。因此微波吸收材料具有广阔的应用前景，目前吸波材料正向着涂层厚度薄、质量轻、吸收带宽、低频段吸收强的方向发展。碳基材料具备质量轻、稳定性好等优异的理化性质，有望成为优异的吸波材料。中国专利“一种La-Ce二元掺杂钡铁氧体吸波材料及制备方法”（公开号：CN110511013A）提供了稀土掺杂的钡铁氧体吸波材料的制备方法，采用溶胶凝胶法，以铁盐、钡盐、稀土盐和柠檬酸为原料制备得到溶胶，将湿溶胶干燥后在马弗炉中高温热解就得到了La-Ce二元掺杂钡铁氧体吸波材料。该方法制备得到吸波材料最大的反射损耗仅为-8dB左右，且材料密度较大，难以实际应用。中国专利“一种多孔碳基电磁吸波剂及其制备方法”（公开号：CN108521754A）提供了一种二维片状的结构的碳材料的制备方法，采用溶剂热法，以铁盐、镍盐为金属离子，对苯二甲酸为有机配体合成了双金属MOF前驱体Fe2NiMIL-88，然后将此前驱体在惰性气体的氛围下热解后再酸洗处理即得到了二维片状结构的材料，该方法得到的碳材料质量较轻，吸收频带较宽，但吸收能力不强，尤其是低频段的微波吸收性能较差。南京航空航天大学的姬广斌教授课题组采用水热溶剂热法，以钛酸异丙酯和对苯二甲酸为原料合成了钛基MOFMIL-125(Ti)，然后以此为前驱体高温热解得到Ti/C复合吸波材料，其微波吸收能力较好，吸收带宽较宽，但是低频段吸收性能较差（J.N.Ma,W.Liu,X.H.Liang,et.al.NanoporousTiO2/CcompositessynthesizedfromdirectlypyrolysisofaTi-basedMOFsMIL-125(Ti)forefficientmicrowaveabsorption.JournalofAlloysandCompounds728(2017)138-144）。目前的吸波材料在吸收强度、有效吸波频带宽、密度、厚度和性能的稳定性等有改进，但是现在仍存在一些问题需要解决：1、吸收强度和有效吸收频带宽仍然需要提高；2、低频段（2-6GHz）的吸波性能较差；3、吸波性能与材料微观结构之间的关系仍然不明确。本专利技术采用溶剂热法制备HKUST-1，然后以HKUST-1为模板在氮气中热解得到碳基材料，去除碳基材料中的金属后与手性聚席夫碱铁盐原位聚合就得到了核壳结构纳米多孔碳@手性聚席夫碱铁盐复合微波吸收材料。通过改变纳米多孔碳以及手性聚席夫碱铁盐的制备条件，调控纳米多孔碳与手性聚席夫碱铁盐的最佳质量比，从而获得吸波性能优异的纳米多孔碳@手性聚席夫碱铁盐微波吸收材料。与授权专利相比工艺简单，成本低，材料的稳定性和可加工性能优良、质量轻，在吸收强度、吸收带宽和低频段的吸收效果都有明显提升。在厚度为1.65mm，纳米多孔碳与手性聚席夫碱铁盐的质量比为4-20:1时，展现出了优异的吸波性能，有效吸收带宽都大于4GHz。当纳米多孔碳与手性聚席夫碱铁盐的质量比为10:1时，在厚度为1.9mm时，最强的反射损耗RL可达-46.9dB，并且最大有效吸收带宽可达5.6GHz。当纳米多孔碳与手性聚席夫碱铁盐的质量比为15:1时，厚度为5.49mm时在低频段吸收性能出色，在3.89GHz出取得了-60.8dB的最大反射损耗，性能比现有的纳米多孔碳以及席夫碱吸波材料更加优异。
技术实现思路
本专利技术针对目前的吸波材料密度大、有效吸收带宽窄、低频段吸收性差等问题，公开了一种MOF衍生的核壳结构纳米多孔碳@手性聚席夫碱铁盐复合微波吸收材料的合成方法，进一步测试该复合材料的微波吸收性能，改善传统吸波材料密度大、有效吸收带宽窄、加工性能差、易被氧化等缺点。本专利技术的目的是这样实现的。一种核壳结构复合微波吸收材料，其制备步骤如下：1）制备HKUST-1：将1.8mmolCu(NO3)2·3H2O和1.0mmol均苯三甲酸溶于12ml乙醇/水的混合溶液中，该混合溶液中乙醇与水的体积比为1:1，将该混合溶液转移至反应釜内，在120-130℃下反应15-20h，得到的产物离心，用去离子水和乙醇洗涤3次，在40-80℃干燥后即得到HKUST-1；2）制备纳米多孔碳：将预先制备的HKUST-1在N2的氛围下热解，升温速率为2℃/min，在700℃下热解2h得到铜/纳米多孔碳，将铜/纳米多孔碳置于15-30%浓度的HF中搅拌8-12h，洗去其中的铜即得到纳米多孔碳；3）制备(1R,2R)-(-)-1,2-环己二胺二茂铁甲醛聚席夫碱：取100ml烧瓶，加入10mmol二茂铁甲醛、5mmol(R,R)-1,2-环己二胺和30ml乙醇，搅拌溶解后升温至50-70℃回流6-8h，过滤后在40-60℃下干燥得到黄色的(1R,2R)-(-)-1,2-环己二胺缩二茂铁席夫碱；将5mmol无水AlCl3、2mmol(1R,2R)-(-)-1,2-环己二胺缩二茂铁席夫碱和2mmol己二酰氯分别溶于45ml氯仿中，溶解后加入100ml烧瓶中，升温至60-70℃搅拌回流15-20h，反应结束后过滤，所得到的产物用水和乙醇冲洗后在40-60℃下干燥，得到黑色的(1R,2R)-(-)-1,2-环己二胺二茂铁甲醛聚席夫碱；4）制备纳米多孔碳@手性聚席夫碱铁盐复合微波吸收材料：将预先制备的纳米多孔碳0.1g分散于DMF中，加入0.05-0.1g的PVP作为表面活性剂，60℃下磁力搅拌0.5-1h后加入相应量的(1R,2R)-(-)-1,2-环己二胺二茂铁甲醛聚席夫碱，继续搅拌1-2h，其中纳米多孔碳与(1R,2R)-(-)-1,2-环己二胺二茂铁甲醛聚席夫碱的质量比为4-20:1。然后加入相应量的FeSO4·7H2O水溶液，其中(1R,2R)-(-)-1,2-环己二胺二茂铁甲醛聚席夫碱与FeSO4·7H2O的质量比为2-3:1；所有混合溶液在100℃下搅拌反应6-8h，反应结束后过滤，将得到的固体用水和乙醇洗涤数次，然后在50℃下干燥后即制得核壳结构纳米多孔碳@手性聚席夫碱铁盐复合微波吸收材料；将所制备的纳米多孔碳@手性聚席夫碱铁盐与石蜡基底按照质量比1:1-1.5混合。进一步，所述步骤4）中核壳结构纳米多孔碳@手性聚席夫碱铁盐复合微波吸收材料的厚度为1.5-5.5mm。进一步，所述步骤4）中核壳结构纳米多孔碳@手性聚席夫碱铁盐复合微波吸收材料中的纳米多孔碳与手性聚席夫碱铁盐的质量比为4-20:1。进一步，所述步骤4）中核壳结构纳米多孔碳@手性聚席夫碱铁盐复合微波吸收材料与石蜡基底的质量比为1:1-1.5。本专利技术由手性聚席夫碱在纳米多孔碳表面原位聚合制备出性能优良的微波吸收材料，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种核壳结构复合微波吸收材料，其特征在于，其制备步骤如下：/n1）制备HKUST-1：/n将1.8mmol Cu(NO

【技术特征摘要】
1.一种核壳结构复合微波吸收材料，其特征在于，其制备步骤如下：
1）制备HKUST-1：
将1.8mmolCu(NO3)2·3H2O和1.0mmol均苯三甲酸溶于12ml乙醇/水的混合溶液中，该混合溶液中乙醇与水的体积比为1:1，将该混合溶液转移至反应釜内，在120-130℃下反应15-20h，得到的产物离心，用去离子水和乙醇洗涤3次，在40-80℃干燥后即得到HKUST-1；
2）制备纳米多孔碳：
将预先制备的HKUST-1在N2的氛围下热解，升温速率为2℃/m，在700℃下热解2h得到铜/纳米多孔碳，将铜/纳米多孔碳置于15-30%浓度的HF中搅拌8-12h，洗去其中的铜即得到纳米多孔碳；
3）制备(1R,2R)-(-)-1,2-环己二胺二茂铁甲醛聚席夫碱：
取100ml烧瓶，加入10mmol二茂铁甲醛、5mmol(R,R)-1,2-环己二胺和30ml乙醇，搅拌溶解后升温至50-70℃回流6-8h，过滤后在40-60℃下干燥得到黄色的(1R,2R)-(-)-1,2-环己二胺缩二茂铁席夫碱；
将5mmol无水AlCl3、2mmol(1R,2R)-(-)-1,2-环己二胺缩二茂铁席夫碱和2mmol己二酰氯分别溶于45ml氯仿中，溶解后加入100ml烧瓶中，升温至60-70℃搅拌回流15-20h，反应结束后过滤，所得到的产物用水和乙醇冲洗后在40-60℃下干燥，得到黑色的(1R,2R)-(-)-1,2-环己二胺二茂铁甲醛聚席夫碱；
4）制备纳米多孔碳@手性...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘崇波，彭华龙，张祥，李诗梦，欧阳裕，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：江西;36