本发明专利技术公开了一种从农业废弃物制备SiC/磁性金属纳米轻质复合材料及其方法，其核心层为多孔SiC，包覆层为磁性金属纳米微粒。通过简单的几个步骤：首先将农业废弃物通过热解或酸碱处理成为以SiO2和碳为主要成分的硅碳粉；随后将硅碳粉通过金属热或高温反应得到SiC；最后在SiC上原位包覆一层磁性金属纳米微粒，得到SiC/磁性金属纳米复合材料。这种材料具有纳米多孔结构以及较高的比表面积，从而兼具优异的吸附性能、催化性能及电磁波吸收性能，在难降解废水处理、吸波材料等领域具有潜在的用途。本发明专利技术提出的从农业废弃物中制备SiC/磁性金属纳米轻质复合材料的方法，工艺流程简单，原材料成本低廉，材料潜在用途广泛，是一项经济有效的利用农业废弃物的方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及化合物的制备方法，尤其涉及一种。
技术介绍
农业废弃物是指在农业生产、农产品加工等过程中产生的废弃物的总称，主要包括果壳果核、秸秆、稻壳、玉米芯、树枝落叶和杂草等。农业废弃物的数量巨大、可再生、再生周期短、可生物降解，并富含碳和硅等资源。我国每年产生数以亿吨计的各种农业废弃物， 然而大部分农业废弃物被直接遗弃在田地中，形成了严重的资源浪费问题和环境问题。农业废弃物的资源利用是当前农业废弃物研究的重点和难点。碳化硅(SiC)又称金刚砂或耐火砂，是一种重要的半导体材料，一般通过二氧化硅与碳在1200度以上的高温中冶炼而成。碳化硅的结构稳定，硬度很大，具有优异的导热和导电、耐火、耐热和耐腐蚀性能。目前碳化硅在有色金属冶炼工业、钢铁行业、冶金选矿行业、建材陶瓷、节能工业以及吸波材料领域都具有重要的用途。尤其在吸波材料领域中，由于碳化硅的电阻率可调，其即可在高电阻率条件下作为透波层，又可在低电阻率条件下作为损耗层，是一种应用很广的电损耗型吸收剂。利用碳化硅的最大障碍在于其制备成本高， 单独作为吸收剂时吸波性能较弱等。磁性金属纳米微粒包括i^、Ni、C0、Mn、ai及其合金等，同样具有广阔的应用前景。 由于其密度小、居里温度高、热稳定性好、磁导率和介电常数大等特点，磁性金属纳米微粒具有优异的催化性能以及电磁波吸收性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种。从农业废弃物制备SiC/磁性金属纳米轻质复合材料是一种纳米轻质复合材料， 包括核心层和包覆层，其中核心层为从农业废弃物制得的多孔SiC，包覆层为磁性金属微粒，磁性金属微粒为Fe、Mn、Ni、Co或Si中的一种或合金，磁性金属微粒的粒径为1 100 nm0它的制备方法包括如下步骤1)将100g农业废弃物充分粉碎，放入400 1200 °C炉中隔绝空气或在惰性气体的保护下煅烧0. 5 8 h，或在1 5 L强酸或强碱溶液中浸泡1 M h，得到主要成分为SW2 和C的硅碳粉；2)将硅碳粉与2 10g金属还原剂粉末充分混合，放入炉中，隔绝空气或在惰性气体的保护下500 800 °C煅烧0.5 12 h ；或将硅碳粉放入炉中，在隔绝空气或在惰性气体的保护下1300 1800 0C煅烧1 M h ；3)将步骤2)的产物加入到0.05 2 M的盐酸溶液中，浸泡0. 5 4 h，离心分离，水洗，固相烘干后，得到多孔碳化硅粉末；4)将1g多孔碳化硅粉末加入到0.05 1 M的金属盐溶液中，充分浸润后取出，50 120 °C烘干后将其放置于炉中，300 800 °C煅烧0.5 4 h后，随后在450 800 °C的氮气/氢气混合气氛中还原15 120 min ；冷却后取出，即得到SiC/磁性金属纳米轻质复合材料。所述的农业废弃物是指在农业生产、农产品加工过程中形成的果壳果核、秸秆、稻壳、玉米芯、枯枝落叶或杂草，其主要成分为含硅有机物；所述的惰性气体为高纯氮气、二氧化碳或氩气；所述的强酸溶液为质量浓度为25 98%的浓硫酸或质量浓度为20 68%的浓硝酸溶液中的一种或两种；所述的强碱溶液为摩尔浓度为0. 5 2 M的NaOH或KOH溶液中的一种或两种；所述的金属还原剂为单质镁粉或铝粉中的一种或两种；所述的金属盐溶液为Mn (I I)、Fe (I II)、Ni (I I)、Co (I I)或Si(II)的硝酸盐溶液中的一种或几种。本专利技术与现有技术相比具有的有益效果1)首次将SiC与磁性金属纳米微粒相结合，使其兼具电损耗及磁损耗吸收，促进了吸收剂的阻抗匹配；2)采用农业废弃物为原材料大幅降低了材料的制备成本尤其是SiC的制备成本；3)采用农业废弃物为原材料还使得制备的材料呈纳米多孔结构，具有很高的比表面积以及吸附性能，从而使其兼具优异的吸附性能、催化性能及电磁波吸收性能，在难降解废水处理、吸波材料等领域具有潜在的用途。具体实施例方式本专利技术提出了一种，其制备工艺流程简单，生产成本低廉。具体实施步骤如下1)将农业废弃物分解成为以SiO2和碳为主要成分的硅碳粉。分解的方法主要包括高温热解法或酸碱处理法等。高温热解法为将农业废弃物放入400 1200 °C炉中隔绝空气或在惰性气体的保护下煅烧0. 5 8 h，由于惰性气体或隔绝空气的保护作用，农业废弃物中的有机物将碳化，而SiO2得到保留。而酸碱处理法为将农业废弃物放入1 5 L强酸或强碱溶液中浸泡1 M h，由于强酸或强碱的腐蚀作用，农业废弃物中的有机物将碳化，从而也得到主要成分为S^2和C的硅碳粉。幻将硅碳粉与金属还原剂粉末如金属镁粉或金属铝粉等充分混合。混合物在隔绝空气或惰性气体的保护下加热到500 800 0C,反应0. 5 12 h，金属还原剂将使SW2被还原为Si而与C反应生成碳化硅，同时金属还原剂被氧化为金属氧化物。具体的反应方程式如下SiO2 + C + 2Mg — SiC + 2Mg0 3Si02 + 3C + 4A1 — 3SiC + 2A1203或直接将硅碳粉在隔绝空气或在惰性气体的保护下1300 1800 °C煅烧1 M h，在更高温度的需求下，SiO2被C还原为碳化硅，反应方程式如下 SiO2 + 3C — SiC+2C0随后将反应产物在0. 05 2 M的稀酸溶液中浸泡0. 5 4 h，金属氧化物被酸溶成为金属盐溶液，金属氧化物被酸溶后留下的空洞使得固相产物呈多孔分布。固相产物经过滤烘干后即得到多孔碳化硅粉末。最后将多孔碳化硅粉末加入到金属盐溶液中，根据实际要求调解金属盐溶液的种类和配比。浸润后取出，烘干后在300 800 °C煅烧0.5 4 h，金属盐将分解成为金属氧化物附着在多孔碳化硅的表面；随后在450 800 0C的氮气/氢气混合气氛中将金属氧化物还原为磁性金属微粒，即得SiC/磁性金属纳米轻质复合材料。以SiC/i^e纳米复合材料为例，反应方程式如下4Fe (NO3) 3 — 2Fe203 + 12N02 个 + 302 个 Fe2O3 + 3H2 — 2Fe + 3H20 下面结合实施例进一步说明本专利技术。实施例1:以稻壳为原料1)将100g稻壳充分粉碎，放入400 °C炉中隔绝空气煅烧8 h，得到主要成分为SW2 和C的硅碳粉；2)将所得硅碳粉与10g金属镁粉充分混合，放入炉中，在高纯氮气的保护下500 °(煅烧 12 h ；3)将步骤2)的产物加入到0.05 M的盐酸溶液中，浸泡4 h ；产物经离心分离，水洗，固相烘干后，得到多孔碳化硅粉末；4)将1g多孔碳化硅粉末加入到0. 05 M的Mn (NO3) 2溶液中，充分浸润后取出，50 0C烘干后将其放置于马弗炉中，300 °C煅烧4 h后，随后在450 °C的氮气/氢气混合气氛中还原120 min ；冷却后取出，即得到SiC/Mn纳米轻质复合材料。实施例2:以稻秆为原料1)将100g稻秆充分粉碎，放入1200 °(炉中在高纯氮气的保护下煅烧0.5 h，得到主要成分为SiA和C的硅碳粉；2)将所得硅碳粉与2g金属铝粉充分混合，放入炉中，隔绝空气800 °C煅烧0.5 h；3)将步骤2)的产物加入到2M的盐酸溶液中，浸泡0. 5 h ；产物经离心分离，水洗，固相烘干后，得到多孔碳化硅粉末；4)将1g多孔碳化硅粉末本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种从农业废弃物制备的ＳｉＣ／磁性金属纳米轻质复合材料，其特征在于它是一种纳米轻质复合材料，包括核心层和包覆层，其中核心层为从农业废弃物制得的多孔ＳｉＣ，包覆层为磁性金属微粒，磁性金属微粒为Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ或Ｚｎ中的一种或合金，磁性金属微粒的粒径为１～１００ ｎｍ。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈雪刚，叶瑛，刘舒婷，张奥博，张海燕，邵苏东，潘丽，戴凌青，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86
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