【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微波吸波剂制备，特别涉及一种多元分级复合中空微球吸波剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、在无线通讯和电子工业快速发展的背景下，产生的电磁辐射和电磁干扰越来越多，严重污染环境，影响设备正常运转和人体健康。新型碳基磁性复合吸波材料因兼具质轻和高性能而成为当今电磁波吸收材料的研究主流。
2、新型碳基磁性复合吸波材料通过微观结构设计、多组分复合和纳米层级构建等策略可实现导电损耗、多重散射、界面极化及磁损耗等多种损耗机制的协调作用，其综合型吸波机制有利于提高阻抗匹配水平，削弱涡流效应的影响，进而达到强度高、频带宽、厚度薄、稳定性好的吸波效果。然而，目前很多碳基磁性复合材料的组分和结构单一，无法最大程度发挥碳和磁性组分间的协同作用，因此使得碳基磁性复合材料的吸波性能较差。
3、基于此，亟需提供一种多元分级复合中空微球吸波剂及其制备方法和应用。
技术实现思路
1、本专利技术实施例提供了一种多元分级复合中空微球吸波剂及其制备方法和应用，能够解决传统的碳基磁性复合材料的吸波性能较差的问题。
2、第一方面，本专利技术提供了一种多元分级复合中空微球吸波剂，所述多元分级复合中空微球由中空内核和复合球壳构成；其中，所述中空内核为空气空腔，所述复合球壳由作为连续相的多孔无定型碳和作为分散相的碳纳米角@磁性金属复合颗粒组成。
3、优选地，所述多元分级复合中空微球的密度为0.5-3.0g/cm3，直径为5-100μm，复合球壳的厚度为0.1-20μm
4、优选地，所述多孔无定型碳由水溶性有机碳源碳化得到；其中，所述有机碳源为葡萄糖、果糖、蔗糖、柠檬酸或多巴胺中的至少一种；所述磁性金属为金属铁、金属钴或金属镍中的至少一种。
5、第二方面，本专利技术提供了上述第一方面任一项所述的多元分级复合中空微球吸波剂，该制备方法包括如下步骤：
6、(1)对碳纳米角颗粒进行预处理，得到预处理后的碳纳米角颗粒；
7、(2)将预处理后的碳纳米角颗粒置于组装反应液中与磁性金属进行自组装，得到碳纳米角@磁性金属复合颗粒；
8、(3)将所述碳纳米角@磁性金属复合颗粒与有机碳源和水混合后，利用雾化干燥机对混合浆料进行雾化干燥，得到复合中空微球前体；
9、(4)将所述复合中空微球前体进行热处理，得到所述多元分级复合中空微球吸波剂。
10、优选地，步骤(1)中，所述预处理包括对碳纳米角依次进行酸洗和活化处理的步骤；
11、酸洗过程中，所述碳纳米角颗粒与酸溶液的质量体积之比为1：(2-6)g/ml，所述酸溶液为醋酸、盐酸、硫酸或硝酸中的至少一种；
12、优选地，所述酸溶液的浓度为0.5-1.0mol/l，酸洗时间为30-120min。
13、优选地，步骤(1)中，活化处理过程中，碳纳米角颗粒与活化水溶液的质量体积之比为1：(5-10)g/ml，所述活化水溶液中的溶质为锡离子、钯离子、银离子、金离子或铂离子中的至少一种。
14、优选地，所述活化水溶液的浓度为0.05-0.15mol/l，活化处理时间为5-10min。
15、优选地，步骤(2)中，所述组装反应液包括金属盐、金属络合剂、还原剂和ph调节剂；其中，所述金属盐为铁盐、镍盐或钴盐中的至少一种，所述金属络合剂为硫酸铵、酒石酸钾钠或乙二胺四乙酸中的至少一种，所述还原剂为次亚磷酸钠、水合肼、甲醛或硼氢化钠中的至少一种，所述ph调节剂为氢氧化钠或氢氧化钾中的至少一种。
16、优选地，在所述组装反应液中，所述金属盐的浓度为10-20g/l，所述金属络合剂的浓度为30-50g/l，所述还原剂的浓度为50-80g/l，所述组装反应液的ph为9-11。
17、更为优选地，所述碳纳米角颗粒与组装反应液的质量体积之比为1：(20-30)g/ml。
18、优选地，步骤(3)中，碳纳米角@磁性金属复合颗粒、有机碳源和水的质量之比为(50-250)：(25-180)：(300-500)。
19、优选地，步骤(3)中，进行雾化干燥时，所述混合浆料的进样速度为10-25ml/min，雾化干燥机的进口温度为200-350℃，出口温度为110-130℃。
20、优选地，步骤(4)中，所述热处理的温度为400-700℃，时间为1-10h。
21、第三方面，本专利技术提供了一种上述第一方面任一项所述的多元分级复合中空微球吸波剂或第二方面任一项所述的制备方法制备得到的多元分级复合中空微球吸波剂在微波吸收和催化降解废水中的应用。
22、本专利技术与现有技术相比至少具有如下有益效果：
23、本专利技术中的多元分级复合中空微球由中空内核和复合球壳构成，该复合中空微球的内壳为空气空腔，中空内核的密度较低，可降低复合中空微球吸波剂的密度，诱导电磁波进入中空空腔进行多重反射；并通过以包覆磁性金属颗粒的碳纳米角为最小单元，形成碳纳米角@磁性金属复合颗粒，之后可通过连续相无定形碳的支撑分散作用增加碳纳米角和金属的分散性，同时，无定型碳中的微小孔隙可以提供更多的界面极化，结合碳对电磁波一定的透过性，同时多孔无定型碳作为缺陷，能够与碳纳米角@磁性金属复合颗粒在复合球壳表面形成多元异质界面，通过碳纳米角、磁性金属和无定型碳间的多重界面效应和多重损耗机制，从而满足磁性-介电-导电三者协同效应，进而有效增强增大电磁波损耗，增强电磁波吸收能力。
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1.一种多元分级复合中空微球吸波剂，其特征在于，所述多元分级复合中空微球由中空内核和复合球壳构成；其中，所述中空内核为空气空腔，所述复合球壳由作为连续相的多孔无定型碳和作为分散相的碳纳米角@磁性金属复合颗粒组成。
2.根据权利要求1所述的复合中空微球吸波剂，其特征在于，所述多元分级复合中空微球的密度为0.5-3.0g/cm3，直径为5-100μm，复合球壳的厚度为0.1-20μm。
3.根据权利要求1所述的复合中空微球吸波剂，其特征在于，所述多孔无定型碳由水溶性有机碳源碳化得到；其中，所述有机碳源为葡萄糖、果糖、蔗糖、柠檬酸或多巴胺中的至少一种；
4.一种根据权利要求1至3中任一项所述的多元分级复合中空微球吸波剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述预处理包括对碳纳米角依次进行酸洗和活化处理的步骤；
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，活化处理过程中，碳纳米角颗粒与活化水溶液的质量体积之比为1：(5-10)g/mL，所述
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述组装反应液包括金属盐、金属络合剂、还原剂和pH调节剂；其中，所述金属盐为铁盐、镍盐或钴盐中的至少一种，所述金属络合剂为硫酸铵、酒石酸钾钠或乙二胺四乙酸中的至少一种，所述还原剂为次亚磷酸钠、水合肼、甲醛或硼氢化钠中的至少一种，所述pH调节剂为氢氧化钠或氢氧化钾中的至少一种；
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，碳纳米角@磁性金属复合颗粒、有机碳源和水的质量之比为(50-250)：(25-180)：(300-500)；
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述热处理的温度为400-700℃，时间为1-10h。
10.一种根据权利要求1至3中任一项所述的多元分级复合中空微球吸波剂或权利要求4至9中任一项所述的制备方法制备得到的多元分级复合中空微球吸波剂在微波吸收和催化降解废水中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种多元分级复合中空微球吸波剂，其特征在于，所述多元分级复合中空微球由中空内核和复合球壳构成；其中，所述中空内核为空气空腔，所述复合球壳由作为连续相的多孔无定型碳和作为分散相的碳纳米角@磁性金属复合颗粒组成。
2.根据权利要求1所述的复合中空微球吸波剂，其特征在于，所述多元分级复合中空微球的密度为0.5-3.0g/cm3，直径为5-100μm，复合球壳的厚度为0.1-20μm。
3.根据权利要求1所述的复合中空微球吸波剂，其特征在于，所述多孔无定型碳由水溶性有机碳源碳化得到；其中，所述有机碳源为葡萄糖、果糖、蔗糖、柠檬酸或多巴胺中的至少一种；
4.一种根据权利要求1至3中任一项所述的多元分级复合中空微球吸波剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述预处理包括对碳纳米角依次进行酸洗和活化处理的步骤；
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，活化处理过程中，碳纳米角颗粒与活化水溶液的质量体积...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘冉，陈昊然，马向雨，廖昊彦，曹学涛，宫元勋，
申请(专利权)人：航天特种材料及工艺技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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