基于MOF衍生的CoFe@C/RC复合材料、制备及应用制造技术

本发明专利技术公开了基于MOF衍生的CoFe@C/RC复合材料、制备及应用，该复合材料制备的方法步骤如下：S1：煤气化细渣残碳RC的制备；S2：CoFe

【技术实现步骤摘要】
基于MOF衍生的CoFe@C/RC复合材料、制备及应用


[0001]本专利技术涉及吸波材料
，尤其涉及基于MOF衍生的CoFe@C/RC复合材料、制备及应用。

技术介绍

[0002]电子技术的飞速发展在促进生活便利的同时也带来了大量的电磁辐射、电磁干扰等问题。例如，精密的电子设备容易受到电磁干扰，从而影响电子设备的性能。计算机设备辐射电磁波会导致重要信息泄露。天气雷达、通信基站、变电站甚至移动电话都会向环境中辐射电磁波。这些复杂的电磁辐射和累积效应将对人类健康产生负面影响。在雷达探测领域和国家间的隐身战斗机博弈中，雷达探测技术的升级促使军事领域对更强大的隐身技术的需求。因此，开发具有功能要求(匹配厚度薄、密度低、吸收频带宽、吸收能力强)和成本要求的电磁波吸波材料，成为解决电磁污染、满足国防隐身要求的重要研究方向。
[0003]碳材料具有优异的介电性能、形态可调、质量轻、化学性质稳定等特点，在EMW吸收等领域显示出巨大潜力。然而，高性能碳基EMW吸波材料的开发仍然具有挑战性，特别是阻抗匹配调节和低成本制备。金属有机骨架(metal
‑
organic frameworks,MOFs)是金属与有机物配位形成的多孔晶体材料。它们特殊的物理和化学性质引起了许多科学领域的广泛关注。在EMW吸收领域，MOFs/金属氧化物/金属的碳衍生物作为一种新型吸波材料，具有制备方法简单、稳定性好、孔隙率高、比表面积大等优点，且MOFs衍生物中的磁性材料具有分散均匀的特点，因此受到高度关注。然而，简单的MOFs衍生物作为EMW吸波材料仍存在吸收层厚、基体中添加量大、吸收性能不够等诸多局限性，难以满足高效吸波材料的需求。因此，制备基于MOFs及其衍生物的复合吸收材料具有重要意义。Yang等成功获得了NiCo/C/CNT/rGO气凝胶修饰的MOF衍生物，在1.8mm处有效吸收带宽为7.6GHz。Shan等人用水热法制备了3个二维MOF,M3(HHTP)2(M＝Cu,Zn,Ni)，实现了强反射损耗为
‑
56.45dB。Shen等合成了两种多金属MOF：CoMn
‑
MOF和FeCoMn
‑
MOF，发现Co和FeCo的引入能巧妙地提高磁导率和阻抗匹配，在1.63mm处的有效吸收带宽为7.72GHz，在2.37mm处的反射损耗为
‑
54.07dB。煤气化技术作为一种清洁利用技术得到了迅速发展，但同时产生大量煤气化细渣，造成严重的环境健康问题。如何以煤气化细渣为原料制备吸波性能好的复合材料是本领域亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了基于MOF衍生的CoFe@C/RC复合材料、制备及应用，该复合材料具有优异的EMW吸收能力，包含了整个Ku和X波段。
[0005]本专利技术提出的基于MOF衍生的CoFe@C/RC复合材料的制备方法，方法步骤如下：
[0006]S1：煤气化细渣残碳RC的制备；
[0007]S2：CoFe
‑
MOF
‑
74/RC前驱体的制备
[0008]将Co(CH3COO)2·
4H2O、FeCl3·
6H2O、2,5
‑
二羟基对苯二甲酸和S1制备的RC溶解在去离子水中，经搅拌、离心、乙醇冲洗和真空干燥得到CoFe
‑
MOF
‑
74/RC前驱体；
[0009]S3：CoFe@C/RC复合材料的制备
[0010]对S2制备的CoFe
‑
MOF
‑
74/RC前驱体在保护气气氛下热解，得CoFe@C/RC复合材料。
[0011]优选地，S2中Co(CH3COO)2·
4H2O、FeCl3·
6H2O、2,5
‑
二羟基对苯二甲酸和RC的摩尔质量比为1mmol:0.1
‑
10mmol:0.5
‑
2mmol:0.1
‑
0.5g。
[0012]优选地，S2中搅拌的条件为：温度90
‑
110℃，时间40
‑
60min，搅拌速率200
‑
400rpm。
[0013]优选地，S2中离心的温度为75
‑
85℃，离心的转速为8000
‑
12000rpm。
[0014]优选地，S3中的保护气为氮气、氩气和氦气中的一种。
[0015]优选地，S3中热解的温度为760
‑
840℃，热解时间为1.5
‑
2.5h。
[0016]优选地，热解的升温速率为1.8
‑
2.2℃/min。
[0017]本专利技术提出的上述方法制备的基于MOF衍生的CoFe@C/RC复合材料。
[0018]本专利技术提出的上述基于MOF衍生的CoFe@C/RC复合材料在电磁波吸收材料中的应用。
[0019]作用机理
[0020]介电损耗、导电损耗和磁损耗的协同作用使CoFe@C/RC杂化体具有优异的微波吸收性能。首先，RC表面大量含氧官能团和大量缺陷可以作为极化中心，诱导偶极极化的产生，增强介电损耗，有利于入射EMW的衰减。其次，CoFe纳米颗粒的引入可以给CoFe@C/RC杂化体提供磁损失。第三，CoFe/C和CoFe/RC界面导致界面极化损失，显著增加介电损耗。第四，大量的CoFe纳米颗粒分布在碳基体中导致偶极极化损失。最后，电子可以吸收EMW能量，然后跃迁到导电碳层，导电碳层容易发生传导损失，使EMW能量转化为热能。
[0021]有益技术效果
[0022]本专利技术制备的CoFe@C/RC复合材料表现出优异的EMW吸收能力。在填料含量为20wt.％的情况下，样品S4在1.7mm处的RL
min
为
‑
20.0dB，f
e
为3.95GHz。通过将厚度从1.5mm调节到3.0mm，超宽f
e
达到10.0GHz包含整个Ku和X波段的。
附图说明
[0023]图1为本专利技术提出的CoFe@C/RC复合材料的合成步骤；
[0024]图2为本专利技术提出的RC和CoFe@C/RC复合材料的XRD衍射花样(a)、红外光谱图(b)、拉曼谱图(c)和磁滞回线图(d，e)；
[0025]图3为本专利技术提出的S1(a
‑
c)、S2(d
‑
f)、S3(g
‑
i)和S4(j
‑
l)的SEM照片以及S2的EDX mapping照片(m)；
[0026]图4为本专利技术提出的S4和RC的XPS全谱图(a)、S4的C1s、Co1s和Fe2p的XPS谱图(b
‑
d)；
[0027]图5为本专利技术提出的CoFe@C/RC本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于MOF衍生的CoFe@C/RC复合材料的制备方法，其特征在于，方法步骤如下：S1：煤气化细渣残碳RC的制备；S2：CoFe
‑
MOF
‑
74/RC前驱体的制备将Co(CH3COO)2·
4H2O、FeCl3·
6H2O、2,5
‑
二羟基对苯二甲酸和S1制备的RC溶解在去离子水中，经搅拌、离心、乙醇冲洗和真空干燥得到CoFe
‑
MOF
‑
74/RC前驱体；S3：CoFe@C/RC复合材料的制备对S2制备的CoFe
‑
MOF
‑
74/RC前驱体在保护气气氛下热解，得CoFe@C/RC复合材料。2.根据权利要求1所述的基于MOF衍生的CoFe@C/RC复合材料的制备方法，其特征在于，S2中Co(CH3COO)2·
4H2O、FeCl3·
6H2O、2,5
‑
二羟基对苯二甲酸和RC的摩尔质量比为1mmol:0.1
‑
10mmol:0.5
‑
2mmol:0.1
‑
0.5g。3.根据权利要求1所述的基于MOF衍生的C...

【专利技术属性】
技术研发人员：高圣涛，张元春，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：