一种银耳衍生轻质分层多孔碳质吸波材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种银耳衍生轻质分层多孔碳质吸波材料及其制备方法与应用。以银耳为吸波材料原料，利用其本身具有层次和多孔结构，提出了一种简单、绿色、低成本的制备多孔碳材料的制备方法。通过冷冻干燥和一步碳化来制备轻质分层多孔碳质吸波材料。通过简单地控制银耳的溶胀率，可以同时实现孔结构和层状结构等微观结构的调控。利用冻干技术可以保留银耳固有的层次结构和纳米孔结构，这可以提升银耳衍生碳质材料的吸收性能。这种特殊的结构赋予该吸波材料具有厚度薄、重量轻、吸收能力强的特性。

【技术实现步骤摘要】
一种银耳衍生轻质分层多孔碳质吸波材料的制备方法
本专利技术属于电磁吸收屏蔽
，涉及溶胀发泡调控碳材料结构影响电磁性能，尤其涉及一种银耳衍生轻质分层多孔碳质吸波材料的制备方法。
技术介绍
电子技术的迅速发展给人类的生活带来了极大的方便。但是，过度使用电子设备会造成严重的电磁波污染，如电磁辐射和电磁干扰，对人体健康和精密设备的运行有害。为了减少和解决这些问题，制造了电磁吸收材料来耗散电磁波。电磁吸收材料一般要求吸收频带宽、吸收特性强、厚度薄、重量轻、环保、易获得。近几十年来，碳基材料因其优异的性能、低密度和良好的环境稳定性在电磁吸收领域受到越来越多的关注。迄今为止，人们尝试了多种方法制备具有特殊形貌的碳材料，如纳米碳纳米颗粒、泡沫碳、碳纳米管、石墨烯和碳基复合材料。这些碳材料的制备存在许多限制，阻碍其适应吸收材料工业。制备这些碳材料的缺点是制备成本高、制备工艺复杂、非本征结构。这些缺点使得很少有新的碳材料被研究出来进行商业销售。因此，寻找一种成本低、制备工艺简单的碳材料具有非常重要的意义。已有研究表明，生物质材料可以通过碳化过程转化为碳材料。更重要的是，生物质材料具有显著的可持续性、环境友好性、低成本，且制备工艺简单。现有的生物质衍生材料大多是需要造孔剂活化或用强酸或强碱清洗。然而，利用天然生物质合成具有特殊结构的多孔碳，用于电磁吸收的研究却很少。在自然界中，许多生物质具有一些独特而固有的结构，用传统的制备方法几乎无法保留。一些结构，如纳米针，层次多孔，有利于高电磁性能时，用于处理电磁辐射。因此，合理有效地利用生物质的特殊结构是未来制备吸波材料的重要目标。
技术实现思路
针对现有生物质吸收材料存在的吸收强度小、制备过程中需要造孔剂和强酸强碱洗涤对环境不友好、成本较高等缺点，本专利技术的目的旨在提供一种银耳衍生轻质分层多孔碳质吸波材料的制备方法。以资源丰富、成本低廉的银耳为碳材料的前驱体，利用银耳本身具有层次和多孔结构，通过冷冻干燥和一步碳化来制备轻质分层多孔碳质吸波材料。通过简单地控制银耳的溶胀率，可以同时实现孔结构和层状结构等微观结构的调控。利用冷冻干燥技术可以保留银耳固有的层次结构和纳米孔结构。制备的轻质分层多孔碳质吸波材料吸波性能强、成本较低廉、工艺简单、无毒环保。为达到上述目的，本专利技术采用如下的技术方案。本专利技术提供的银耳衍生轻质分层多孔碳质吸波材料的制备方法，包括以下步骤：(1)以质量份计将10份银耳加入至5～100份水，之后在静置发泡条件下，待充分溶胀后，置于水热反应釜中，在温度90～200℃下反应6～24h，反应完成后对产物进行冷冻干燥，所得固体为溶胀发泡产物；(2)在步骤(1)所得溶胀发泡产物进行碳化处理，在保护气氛下，以1～10℃/min的升温速率，升温到400～800℃，并保温1～5h，随炉冷却得到轻质分层多孔碳质吸波材料。本专利技术提供的银耳衍生分级多孔碳质电磁吸收材料及其制备方法具有以下有益效果：(1)本专利技术使用银耳为主要原料制备电磁吸收屏蔽材料，来源丰富，成本低廉，蛋白含量高。拓宽了银耳的利用价值，因此本专利技术具有显著的社会和经济价值。(2)本专利技术通过溶胀发泡的控制，利用发泡性能形成孔结构，同时利用蛋白质在溶胀过程产生的自然杂化，从而大大增强电磁吸收损耗中的偶极子极化。(3)本专利技术利用许多生物体具有一些独特而固有的结构，不需要外加造孔剂，工艺简单，易于产业化，其制备的吸波材料，吸波性能优异，无毒环保，且内部孔结构均匀。与现有的报道的吸波材料相比，首次使用溶胀发泡调控电磁吸收性能。本专利技术制备得到的银耳衍生轻质分层多孔碳质吸波材料性能的提升是界面极化损耗和介电损耗起主要作用。合适的孔体积提供良好的阻抗匹配，为更多电磁波进入吸波材料提供重要前提保证。另外，本专利技术制备方法具有原材料广泛、成本低、工艺简单以及环境友好等优点。附图说明图1(a),(b),(c),(d)是本专利技术实施例1,2,3,4制得的银耳衍生轻质分层多孔碳质吸波材料的扫描电镜图；图1(e),(f),(g),(h)是本专利技术实施例3制得的银耳衍生轻质分层多孔碳质吸波材料的透射电镜图；图2是本专利技术实施例1例2例3例4制得的银耳衍生轻质分层多孔碳质吸波材料的拉曼光谱图。图3是本专利技术实施例3制得的银耳衍生轻质分层多孔碳质吸波材料的X射线衍射图图4案例1、案例2、案例3和案例4分别是本专利技术实施例1例2例3例4制得的银耳衍生轻质分层多孔碳质吸波材料的反射损耗谱图。具体实施方式为了使本专利技术目的、技术方案更加清楚明白，下面结合附图，对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术将银耳加入到水中溶胀发泡，而后放于高压反应釜中水热，反应完全后自然冷却至室温；将产物冷冻干燥，而后将冷冻干燥产物于管式炉中高温处理，随后将高温处理后即可得吸波材料。本专利技术以银耳为前驱体，具有制备工艺简单，副产物无污染等优点。同时，银耳所具有的天然层状结构为多孔碳材料的制备提供优势，并且通过简单地控制膨胀率，可以同时实现多孔碳材料微观结构的调控。这种特殊的结构提升了吸波材料性能。本专利技术的制备方法具有原材料广泛、制备过程绿色环保、成本低等优点，且采用本专利技术方法制备的具有较好的阻抗匹配和电磁衰减能力。实施例1：一种银耳衍生轻质分层多孔碳质吸波材料的制备方法，包括如下步骤：步骤1，分别称取4g银耳加入40ml水中，溶胀发泡；步骤2，将步骤1所得溶液转移至高压反应釜中，进行水热反应，反应所需温度为125℃，反应时间为24h；步骤3，待步骤2所述反应结束后，得到淡黄色溶液冷冻干燥；步骤4，待步骤3冻干完成后，置于管式炉中氮气环境下升温至750度，保温1h；步骤5，待管式炉冷却至室温后，可得所需产物。实施例2：一种银耳衍生轻质分层多孔碳质吸波材料的制备方法，包括如下步骤：步骤1，分别称取8g银耳加入45ml水中，溶胀发泡；步骤2，将步骤1所得溶液转移至高压反应釜中，进行水热反应，反应所需温度为125℃，反应时间为24h；步骤3，待步骤2所述反应结束后，得到淡黄色溶液冷冻干燥；步骤4，待步骤3冻干完成后，置于管式炉中氮气环境下升温至750度，保温1h；步骤5，待管式炉冷却至室温后，可得所需产物。实施例3：一种银耳衍生轻质分层多孔碳质吸波材料的制备方法，包括如下步骤：步骤1，分别称取12g银耳加入40ml水中，溶胀发泡；步骤2，将步骤1所得溶液转移至高压反应釜中，进行水热反应，反应所需温度为125℃，反应时间为24h；步骤3，待步骤2所述反应结束后，得到淡黄色溶液冷冻干燥；步骤4，待步骤3冻干完成后，置于管式炉中氮气环境下升温至750度，保温1h；步骤5，待管式炉冷却至室温后，可得所需产物。实施例4：一种银耳衍生轻质分层多孔碳质吸波材料的制备方法，包括如下步骤：步骤1，分别称取16g银本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种银耳衍生轻质分层多孔碳质吸波材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：/n(1)以质量份计将10份银耳加入至5～100份水，之后在静置发泡条件下，待充分溶胀后，置于水热反应釜中，在温度90～200℃下反应6～24h，反应完成后对产物进行冷冻干燥，所得固体为溶胀发泡产物；/n(2)在步骤(1)所得溶胀发泡产物进行碳化处理，在保护气氛下，以1～10℃/min的升温速率，升温到400～800℃，并保温1～5h，随炉冷却得到轻质分层多孔碳质吸波材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种银耳衍生轻质分层多孔碳质吸波材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)以质量份计将10份银耳加入至5～100份水，之后在静置发泡条件下，待充分溶胀后，置于水热反应釜中，在温度90～200℃下反应6～24h，反应完成后对产物进行冷冻干燥，所得固体为溶胀发泡产物；
(2)在步骤(1)所得溶胀发泡产物进行碳化处理，在保护气氛下，以1～10℃/min的升温速率，升温到400～800℃，并保温1～5h，随炉冷却得到轻质分层多孔碳质吸波材料。


2.根据权利要求1所述的银耳衍生轻质分层多孔碳质吸波材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王益群，任良贵，何永超，何秦川，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：四川;51