【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电磁波吸收材料，具体涉及一种硫化锰@硫化铜复合材料及其制备方法和在电磁波吸收材料中的应用。
技术介绍
1、随着无线通信技术的发展和高频电子设备的广泛应用，电磁辐射、电磁干扰等问题日益严重。电磁波吸收材料（吸波材料）可将电磁能量转化为热能而使其耗散，消除电子装置和功能模块内电磁波的来回反射，减少杂波对自身设备的干扰，也可有效防止电磁辐射对周围设备及人员的伤害，是一种消除电磁污染的有效途径。按照损耗类型，电磁波吸收材料分为磁损耗型材料和介电损耗型材料。介电损耗材料由于其化学性质稳定、成本低、质量轻等优点而越来越受到人们的关注。介电损耗材料包括过渡金属氧化物、硫化物半导体以及碳材料。相比于过渡金属氧化物，硫化物具有更优异的电导特性，从而可以产生更高的介电损耗。近年来，硫化物用作吸波剂逐渐引起了人们的兴趣，由于其具有高介电损耗更是被多次报道，但单一的硫化物存在吸收强度弱、匹配厚度大等不足，还需进一步改善。
2、将硫化物与其他损耗材料复合、构造多相异质结构是实现损耗能力提升与阻抗良好匹配的关键。现有技术公开了一种由石墨烯、聚吡咯（ppy）与cus复合得到的rgo/cus/ppy三元复合材料，在匹配厚度为4.0 mm时，最佳反射损耗值达-49.11 db，2.5 mm时有效吸收带宽达4.88 ghz（b. zhang, s. lin, j. zhang, x. li, x. sun. materials, 2020, 13(2): 446.）。现有技术还公开了一种在二维片层ti3c2tx上负载cus纳米颗粒得到的c
技术实现思路
1、为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种硫化锰@硫化铜复合材料及其制备方法和在电磁波吸收材料中的应用。所述硫化锰@硫化铜复合两种高介电损耗硫化物，形成一种异质复合吸波材料，本专利技术以棒状mno2作为基底，在其表面生长铜的金属有机骨架hkust-1，再经高温热处理得到硫化锰@硫化铜复合材料，并将其应用于电磁波吸收领域，可实现对电磁波的有效吸收，最佳反射损耗可达-59.4 db。
2、为实现上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种硫化锰@硫化铜复合材料，所述硫化锰@硫化铜复合材料具有一维棒状结构，硫化铜颗粒均匀包覆在硫化锰基底上。
4、进一步的，棒状的硫化锰@硫化铜复合材料的长度在1-2 μm之间，棒直径在300-500 nm之间。
5、本专利技术的第二个目的是提供所述硫化锰@硫化铜复合材料的制备方法，
6、s1、将kmno4、mncl2·4h2o和kcl溶于去离子水中，进行密闭水热反应，反应温度为180 ℃，反应时间为12小时，将所得固体产物洗涤、干燥后，即得棒状mno2；
7、s2、取所得mno2粉末分散到甲醇中，加入cu(no3)2.3h2o，搅拌均匀形成溶液a；再将均苯三甲酸和聚乙烯吡咯烷酮溶解于甲醇中，形成溶液b；将b溶液倒入a溶液中，搅拌5小时，经离心、洗涤、干燥后得到mno2@hkust-1样品。
8、s3、将上述样品置于管式炉中进行碳化处理，在氮气环境下以2 ℃/分钟升温到750 ℃，在此温度下保温1 h，然后降温冷却得到碳化处理样品；
9、s4、然后将上述所得碳化样品进行高温硫化，将样品置于管式炉下游，上游放硫脲，氮气环境中进行高温处理，保温一段时间后，得到棒状硫化锰@硫化铜复合电磁波吸收材料。
10、在步骤s1中，高锰酸钾解离生成高锰酸根离子和钾离子，四水合氯化锰 在水中解离生成锰离子和氯离子，高锰酸根离子具有强氧化性，能够将锰离子氧化为二氧化锰，同时高锰酸根离子被还原为二氧化锰，形成固体产物二氧化锰。在水热条件下，由于反应环境的高温高压，有助于mno2的晶体生长，形成棒状或其他形态的二氧化锰。氯化钾在此反应中主要作为电解质，其钾离子和氯离子的存在可以调节反应溶液的离子强度，可能有助于控制mno2晶体的形态或大小，但它本身不直接参与氧化还原反应。
11、当反应温度低于180℃，反应的驱动力较弱，晶体生长速度较慢，可能导致生成的mno2颗粒较小，且形态可能较为不规则。这种条件下，产物可能表现为无定形或纳米级别的颗粒。温度为180℃，晶体生长速度加快，反应物质的溶解度也有所提高，促使mno2晶体更规则地生长，形成较为均一的棒状结构。该温度下，能够得到结晶度较高且形态明确的产物mno2，随着温度高于180℃，过高的温度使得产物形态变得更复杂，导致不同晶型的mno2或杂质相的形成。
12、在步骤s2中，首先将mno2粉末分散在甲醇，使得mno2颗粒均匀分布在溶剂中，以便与后续反应物充分接触。加入cu(no3)2.3h2o使其在甲醇中溶解，形成含有cu2+离子的溶液，搅拌均匀，使cu2+离子与mno2表面充分接触，形成溶液a。另取甲醇作为溶剂，将均苯三甲酸(h3btc) 和聚乙烯吡咯烷酮 (pvp) 溶解于其中，形成溶液b。其中均苯三甲酸为配体，pvp起到稳定剂、形貌调控剂、分散剂和孔结构调控剂的作用，它的存在有助于控制晶体的形态和大小。将溶液b缓慢倒入溶液a中，开始形成反应体系。此时发生配位反应，逐渐形成hkust-1结构。在此过程中，mno2颗粒作为核，在其表面逐渐生长形成一层hkust-1外壳，形成mno2@hkust-1复合材料。
13、在步骤s3中，将样品放置在管式炉中，管式炉可以提供精确的温度控制和均匀的加热环境，适合进行高温处理，在整个碳化过程中，管式炉内部充满氮气。氮气作为惰性气体，主要作用是防止在高温下材料发生氧化。通过排除氧气，可以确保有机部分仅碳化而不燃烧。以2℃/分钟的速率缓慢升温至750℃。这种缓慢的升温速度有助于控制材料内部的应力，避免因温度变化过快而导致材料开裂或形貌变化。在这个过程中，hkust-1的有机成分逐渐分解并碳化，当温度达到750℃后，保持该温度1小时。此时，有机部分彻底碳化，形成碳层。这种保温处理确保有机物质完全转化为碳，同时可能会形成具有一定孔隙结构的碳化产物，随后的降温冷却处理可以使得样品内部应力进一步释放，形成最终稳定的碳化处理样品。
14、在步骤s4中，对碳化后的样品进行高温硫化处理，硫脲会分解生成硫化氢（h2s）和氨气（nh3），其中硫化氢是主要的硫化剂。硫化氢气体会与碳化样品中的铜和锰发生反应，分别形成硫化铜（cu9s5本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种硫化锰@硫化铜复合材料，其特征在于：所述硫化锰@硫化铜复合材料具有一维棒状结构，硫化铜颗粒均匀包覆在硫化锰基底上。
2.根据权利要求1所述的硫化锰@硫化铜复合材料，其特征在于：棒状的硫化锰@硫化铜复合材料的长度在1-2 μm之间，棒的直径在300-500 nm之间。
3.一种如权利要求1或2所述的硫化锰@硫化铜复合材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的硫化锰@硫化铜复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中加入的MnO2粉末与Cu(NO3)2.3H2O的摩尔比为1:（3~16），均苯三甲酸与Cu(NO3)2.3H2O的摩尔比为10：1。
5.根据权利要求3所述的硫化锰@硫化铜复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S4中硫化温度为450℃，保温时间为30 分钟。
6.一种如权利要求1或2所述的硫化锰@硫化铜复合材料作为电磁波吸收材料的应用。
7.根据权利要求6所述的硫化锰@硫化铜复合材料作为电磁波吸收材料的应用，其特征在于：将所述硫化锰@硫化铜复合材料和粘结剂石蜡混合
8.根据权利要求7所述的硫化锰@硫化铜复合材料作为电磁波吸收材料的应用，其特征在于：所述包含硫化锰@硫化铜复合材料的吸波体在11.7-15.9 GHz频率范围内1.8 mm的低厚度下反射损耗小于-10分贝，RL<-10 dB，即90%的电磁波被吸收；有效吸收频带宽度为4.2GHz，此厚度下最佳反射损耗值达到-49.2 dB；吸波体在1.9 mm的厚度下10.5-14.5 GHz频率范围内，反射损耗小于-10 dB，有效吸收频带宽度为4.0 GHz，最佳反射损耗值达到-59.4dB，具有优异的电磁波吸收性能。
9.根据权利要求8所述的硫化锰@硫化铜复合材料作为电磁波吸收材料的应用，其特征在于：所述吸波体作为吸波材料应用在吸波器件中。
...【技术特征摘要】
1.一种硫化锰@硫化铜复合材料，其特征在于：所述硫化锰@硫化铜复合材料具有一维棒状结构，硫化铜颗粒均匀包覆在硫化锰基底上。
2.根据权利要求1所述的硫化锰@硫化铜复合材料，其特征在于：棒状的硫化锰@硫化铜复合材料的长度在1-2 μm之间，棒的直径在300-500 nm之间。
3.一种如权利要求1或2所述的硫化锰@硫化铜复合材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的硫化锰@硫化铜复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤s2中加入的mno2粉末与cu(no3)2.3h2o的摩尔比为1:（3~16），均苯三甲酸与cu(no3)2.3h2o的摩尔比为10：1。
5.根据权利要求3所述的硫化锰@硫化铜复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤s4中硫化温度为450℃，保温时间为30 分钟。
6.一种如权利要求1或2所述的硫化锰@硫化铜复合材料作为电磁波吸收材料的应用。
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【专利技术属性】
技术研发人员：曾召龙，徐冬梅，陈玉婷，贾春晓，王姣姣，逄顺旭，张蓓，杨延坤，于振浩，
申请(专利权)人：德州学院，
类型：发明
国别省市：
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