MOF-74衍生的碳基MnO/Co电磁波吸收材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种MOF

【技术实现步骤摘要】
MOF
‑
74衍生的碳基MnO/Co电磁波吸收材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于吸波材料制备
，具体涉及一种MOF
‑
74衍生的碳基MnO/Co电磁波吸收材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]这里的陈述仅提供与本专利技术相关的
技术介绍
，而不必然地构成现有技术。
[0003]从电磁波吸收材料的损耗机制来考虑，其主要可以分为介电吸波材料和磁性吸波材料两大类。介电型吸波材料主要损耗机制是电导损耗、界面极化以及偶极子极化等，磁性吸波材料主要损耗机制是自然共振、交换共振和涡流损耗。对于理想电磁波吸收材料的要求是“薄、宽、轻、强”。然而，目前单一损耗机制的材料的难以满足以上要求。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种MOF
‑
74衍生的碳基MnO/Co电磁波吸收材料及其制备方法和应用。
[0005]利用配体与多种金属离子进行配位，通过高温碳化得到的 MOF
‑
74衍生的碳基MOF衍生物，包括MnO/C、MnO/Co/C等。将介电材料MnO、磁性金属Co颗粒和碳基体有效地进行纳米尺度的复合，其中制备的MnO/Co/C复合材料具有吸收强度高、吸收频带宽、匹配厚度薄、轻质以及抗氧化能力强等特点，同时本专利技术的制备方法简单易行、成本低，是一种制备碳基电磁波吸收材料简单高效的方法。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：/>[0007]第一方面，本专利技术提供一种MOF
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74衍生的碳基MnO/Co电磁波吸收材料的制备方法，包括如下步骤：
[0008]将钴源、锰源和有机配体溶于有机溶剂中，水热反应制得MOF 前驱体；
[0009]将MOF前驱体进行高温碳化，碳化过程中，有机配体热解得到碳基体；钴源转化为钴纳米颗粒，锰源转化为MnO；MnO与钴纳米颗粒杂化，并均匀分散在碳基体中。
[0010]第二方面，本专利技术提供一种MOF
‑
74衍生的碳基MnO/Co电磁波吸收材料，由所述制备方法制备而成。
[0011]第三方面，本专利技术提供所述吸波材料在无线电通讯系统、防高频、微波加热设备、构造微波暗室或隐身领域中的应用。
[0012]上述本专利技术的一种或多种实施例取得的有益效果如下：
[0013]本专利技术利用MOF
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74衍生出具有多孔结构的碳基MnO/Co复合物，构建了介电金属氧化物和磁性金属均匀分布的异质结构，这样的微观结构能够提供更大的比表面积、以及更高的界面极化损耗，并且有利于电磁波的多重反射和多重散射，有利于电磁波吸收性能的进一步提高；同时，多孔结构能有效引入空气，降低材料的相对介电常数，有利于提高材料的阻抗匹配性能。
[0014]MnO和金属钴杂化后，均匀分散在碳基体中，得到的吸波材料具有独特的微观形貌，且可以构建更多的异质界面，具有优良的阻抗匹配性能，兼具多种损耗特性。能在高频的范围中它还能保持适合介电常数，具有十分优异的电磁波吸收性能，其饱和磁化率M
s
为 12.8emu/g，矫顽力H
c
高达366.7Oe。
[0015]本专利技术制备的MOF
‑
74衍生的碳基MnO/Co电磁波吸收材料具有轻质的特点，对制备出轻质、薄的电磁波吸收体较为有利。
[0016]本专利技术制备的MOF
‑
74衍生的碳基MnO/Co电磁波吸收材料在高频下的介电常数实部保持为5.1
‑
9.9，介电常数虚部保持为1.2
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3.3，磁导率实部为1.02
‑
1.05，磁导率虚部为
‑
0.01
‑
0.085，具备较好的阻抗匹配性能；制成的吸收体在单一匹配厚度下，有效吸收频带宽度可达 5.6GHz。
[0017]本专利技术制备的MOF
‑
74衍生的碳基MnO/Co电磁波吸收材料的尺度均匀，抗氧化和耐腐蚀能力强。此外，本专利技术的制备工艺简单，不需要复杂的硬件设备，对环境无污染，制作成本低，操作简便高效，适用于大量生产。
附图说明
[0018]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0019]图1为本专利技术实施例1制备的MOF
‑
74衍生的碳基MnO/Co复合物的XRD衍射图谱。
[0020]图2为本专利技术实施例1制备的MOF
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74衍生的碳基MnO/Co电磁波吸收材料的SEM图。
[0021]图3为本专利技术实施例1制备的MOF
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74衍生的碳基MnO/Co电磁波吸收材料的TEM图。
[0022]图4为本专利技术实施例1制备的MOF
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74衍生的碳基MnO/Co电磁波吸收材料的磁性能测试曲线。
[0023]图5为本专利技术实施例1制备的MOF
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74衍生的碳基MnO/Co电磁波吸收材料的电磁参数测试曲线。
[0024]图6为本专利技术实施例1制备的MOF
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74衍生的碳基MnO/Co电磁波吸收材料电磁波吸收曲线。
[0025]图7为本专利技术对比例1制备的MOF
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74衍生的MnO/C电磁波吸收材料的电磁波吸收曲线。
[0026]图8为本专利技术对比例2制备的MOF
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74衍生的MnO/Co电磁波吸收材料的电磁波吸收曲线。
具体实施方式
[0027]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0028]正如前文所述，碳材料作为一种电导损耗型吸波材料，无法提供适当的介电极化损耗和磁损耗，因而匹配特性较差，而单独的介电材料和磁性材料很难获得较宽的吸收带宽。根据电磁波吸收理论中的阻抗匹配条件可以得知，如果仅仅靠单一的碳材料是很难以满足阻抗匹配条件的，也就难以获得较宽的吸收带宽，这也限制了它的进一步发展和应用。
[0029]第一方面，本专利技术提供一种MOF
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74衍生的碳基MnO/Co电磁波吸收材料的制备方法，包括如下步骤：
[0030]将钴源、锰源和有机配体溶于有机溶剂中，水热反应制得MOF 前驱体；
[0031]将MOF前驱体进行高温碳化，碳化过程中，有机配体热解得到碳基体；钴源转化为钴纳米颗粒，锰源转化为MnO；MnO与钴纳米颗粒杂化，并均匀分散在碳基体中。
[0032]在一些实施例中，所述钴源为乙酸钴(Co(CH3COO)2)、硝酸钴 (Co(NO3)2·
9H2O)或氯化钴(CoCl2)中的一种、两种或三种的混合物。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MOF
‑
74衍生的碳基MnO/Co电磁波吸收材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将钴源、锰源和有机配体溶于有机溶剂中，水热反应制得MOF前驱体；将MOF前驱体进行高温碳化，碳化过程中，有机配体热解得到碳基体；钴源转化为钴纳米颗粒，锰源转化为MnO；MnO与钴纳米颗粒杂化，并均匀分散在碳基体中。2.根据权利要求1所述的MOF
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74衍生的碳基MnO/Co电磁波吸收材料的制备方法，其特征在于：所述钴源为乙酸钴、硝酸钴或氯化钴中的一种、两种或三种的混合物。3.根据权利要求1所述的MOF
‑
74衍生的碳基MnO/Co电磁波吸收材料的制备方法，其特征在于：所述锰源选自氯化锰、乙酸锰或硫酸锰中的一种、两种或三种的混合物。4.根据权利要求1所述的MOF
‑
74衍生的碳基MnO/Co电磁波吸收材料的制备方法，其特征在于：所述有机配体为2,5
‑
二羟基对苯二甲酸。5.根据权利要求1所述的MOF
‑
74衍生的碳基MnO/Co电磁波吸收材料的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂为N,N
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二甲基甲酰胺和乙醇的混合溶剂；优选的，所述混合溶剂中，N,N
‑
二甲基甲酰胺和乙醇的体积比为30
‑
60:1
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3。6.根据权利要求1所述的MOF
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘久荣，张雪，刘伟，吴莉莉，曾志辉，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：