一种具有分级孔结构的ZIF-67的制备方法及类蜂窝状碳/钴吸波材料的制备方法技术

一种具有分级孔结构的ZIF‑67的制备方法及类蜂窝状碳/钴吸波材料的制备方法，将造孔剂和辅助造孔剂加入到甲醇中，分散均匀，得到混合溶液A；将2‑甲基咪唑加入到混合溶液A中，混合均匀，得到混合溶液B；将六水合硝酸钴加入到甲醇中，得到溶液C；将溶液C滴加到混合溶液B中，反应，得到具有分级孔结构的ZIF‑67。将具有分级孔结构的ZIF‑67在氩气气氛下反应，得到类蜂窝状碳/钴复合吸波材料。本发明专利技术设备要求低，工艺简单，制备的分级孔结构的ZIF‑67具有明显的多孔结构，并且其衍生的类蜂窝状碳/钴吸波材料的填充量低，吸波性能良好。在电磁波吸收方面有良好的应用前景。

Preparation of ZIF-67 with hierarchical pore structure and preparation of honeycomb-like carbon/cobalt absorbing materials

A preparation method of ZIF 67 with hierarchical pore structure and a preparation method of honeycomb-like carbon/cobalt absorbing material are presented. Pore-forming agent and auxiliary pore-forming agent are added into methanol to disperse evenly and obtain mixed solution A; 2 methylimidazole is added into mixed solution A to mix evenly and obtain mixed solution B; cobalt nitrate hexahydrate is added into methanol to obtain solution C; solution C is added into methanol to obtain solution C droplets. ZIF_67 with hierarchical pore structure was obtained by adding it to mixed solution B. A honeycomb-like carbon/cobalt composite microwave absorbing material was prepared by the reaction of ZIF 67 with hierarchical pore structure in argon atmosphere. The ZIF 67 with graded porous structure has obvious porous structure, and the derived honeycomb-like carbon/cobalt absorbing material has low filling amount and good absorbing property. It has good application prospects in electromagnetic wave absorption.

【技术实现步骤摘要】
一种具有分级孔结构的ZIF-67的制备方法及类蜂窝状碳/钴吸波材料的制备方法
本专利技术属于材料科学领域，涉及一种具有分级孔结构的ZIF-67的制备方法及类蜂窝状碳/钴吸波材料的制备方法。
技术介绍
随着电磁装置的广泛使用和无线通信的快速发展，电磁污染问题日益严重。吸波材料是能够衰减入射的电磁波，并将其电磁能转化为其它形式能量耗散掉，或者改变电磁波相位使电磁波因干涉而消失的一类功能材料。采用吸波材料衰减这些有害的电磁波能量是一种有效的方法，理想的吸波材料应该具有厚度薄、吸收频带宽、质量轻、吸收强、良好的化学稳定性等优点。然而具有多孔结构的碳质材料，由于其密度较低，填充含量低，介电损耗高，环境稳定性好，有望成为高效的吸波材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有分级孔结构的ZIF-67的制备方法及类蜂窝状碳/钴吸波材料的制备方法，其设备要求低，工艺简单，且过程条件容易控制，并且制备的分级孔结构的ZIF-67具有明显的多孔结构，并且其衍生的类蜂窝状碳/钴吸波材料的填充量低，吸波性能优异。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下的技术方案：一种具有分级孔结构的ZIF-67的制备方法，包括以下步骤：步骤1：将造孔剂和辅助造孔剂加入到甲醇中，分散均匀，得到混合溶液A；步骤2：将2-甲基咪唑加入到混合溶液A中，超声混合均匀，得到混合溶液B；将六水合硝酸钴加入到甲醇中，得到溶液C；步骤3：将溶液C滴加到混合溶液B中，超声反应，甲醇洗，冷冻干燥，得到具有分级孔结构的ZIF-67。本专利技术进一步的改进在于，步骤1中造孔剂为聚乙烯吡咯烷酮，辅助造孔剂为氧化石墨烯。本专利技术进一步的改进在于，步骤1中造孔剂、辅助造孔剂与甲醇的比为(0.6～2.7)g：0.06g：30mL。本专利技术进一步的改进在于，步骤2中2-甲基咪唑与步骤1中的甲醇的比为1.232g：30mL。本专利技术进一步的改进在于，步骤2中超声的功率为600W，超声的时间为1～2h。本专利技术进一步的改进在于，步骤2中六水合硝酸钴与甲醇的比为1.092g：30mL。本专利技术进一步的改进在于，步骤3中超声的功率为600W，超声的时间为15～45min。一种类蜂窝状碳/钴吸波材料的制备方法，将具有分级孔结构的ZIF-67在氩气气氛下于690℃～710℃反应1～2h，得到类蜂窝状碳/钴吸波材料。本专利技术进一步的改进在于，自室温以1～3℃/min升温到690℃～710℃。与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果：本专利技术以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和氧化石墨烯(GO)为造孔剂和辅助造孔剂，制备出具有分级孔结构的ZIF-67。本专利技术制备的分级孔结构的ZIF-67，形貌新颖，并且制备所用的条件可以得到较好的控制，设备操作要求低，工艺简单，能耗低，可连续操作且较容易控制。基于制备的分级孔结构的ZIF-67，采用原位热碳化法，制备的类蜂窝状碳/钴复合材料的填充量低，吸波性能良好。其在厚度为2.9mm，填充量为10wt％，在9.7GHz时，最大反射损耗-50.7dB，有效吸收频带宽度为4.6GHz。本专利技术设备要求低，工艺简单，制备的分级孔结构的ZIF-67具有明显的多孔结构，并且其衍生的类蜂窝状碳/钴吸波材料的填充量低，吸波性能优良，是一种高效的轻质宽频吸波材料，其在电磁波吸收方面有良好的应用前景。附图说明图1为本专利技术的分级孔结构的ZIF-67的XRD图。图2为本专利技术的类蜂窝状碳/钴复合材料的XRD图。图3为当聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的质量为2.4g，氧化石墨烯(GO)的质量为0.6g时，制备的分级孔结构的ZIF-67的SEM图。图4为当聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的质量为2.4g，氧化石墨烯(GO)的质量为0.6g时，制备的分级孔结构的ZIF-67，通过原位热碳化法制备的类蜂窝状碳/钴复合材料的SEM图。图5为当聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的质量为2.4g，氧化石墨烯(GO)的质量为0.6g时，制备的类蜂窝状碳/钴复合材料填充量为10wt％厚度为2.9mm的吸波反射损耗图。具体实施方式下面结合附图通过具体实施例对本专利技术进行详细说明。本专利技术的具体步骤如下：步骤1：首先将造孔剂和辅助造孔剂加入到甲醇中，分散，得到混合溶液A；步骤2：然后将2-甲基咪唑加入到混合溶液A中，超声混合均匀，得到混合溶液B；步骤3：将六水合硝酸钴加入到甲醇中，得到溶液C；步骤4：将溶液C滴加到混合溶液B中，超声反应；步骤5：将产物用甲醇洗涤几次后，冷冻干燥，得到具有分级孔结构的ZIF-67；步骤6：将具有分级孔结构的ZIF-67在氩气气氛下反应，得到类蜂窝状碳/钴吸波材料。所述步骤1中造孔剂和辅助造孔剂分别为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和氧化石墨烯(GO)。所述步骤1中造孔剂、辅助造孔剂与甲醇的比为(0.6～2.7)g：0.06g：30mL。所述步骤2中2-甲基咪唑与步骤1中的甲醇的比为1.232g：30mL。所述步骤2中超声的功率为600W，超声的时间为1～2h。所述步骤3中六水合硝酸钴与甲醇的比为1.092g：30mL。所述步骤4中超声的功率为600W，超声的时间为15～45min。所述步骤5中具体将产物冷冻干燥24h。所述步骤6中以1～3℃/min升温到690℃～710℃，反应1～2h。优选的，所述步骤1中聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和氧化石墨烯(GO)的质量比为40:1。本专利技术中的氧化石墨烯(GO)是采用Hummer化学法制得。实施例1一种具有分级孔结构的ZIF-67衍生的类蜂窝状碳/钴吸波材料的制备方法，包括以下步骤：(1)首先将0.06gGO和0.6gPVP加入到30mL的甲醇中，得到混合溶液A。(2)然后将1.232g2-甲基咪唑加入到混合溶液A中，600W下超声1h，得到混合溶液B。(3)将1.092g六水合硝酸钴加入到30mL甲醇中，得到溶液C；(4)将溶液C滴加到混合溶液B中，600W下超声15min；(5)将反应后得到的沉淀物用甲醇洗涤三次后，冷冻干燥24h，得到具有分级孔结构的ZIF-67。(6)将具有分级孔结构的ZIF-67在氩气气氛下自室温以2℃/min升温到690℃，保温1h，得到类蜂窝状碳/钴吸波材料。实施例2一种具有分级孔结构的ZIF-67衍生的类蜂窝状碳/钴吸波材料的制备方法，包括以下步骤：(1)首先将0.06gGO和0.9gPVP加入到30mL的甲醇中，得到混合溶液A。(2)然后将1.232g2-甲基咪唑加入到混合溶液A中，600W下超声1h，得到混合溶液B。(3)将1.092g六水合硝酸钴加入到30mL甲醇中，得到溶液C；(4)将溶液C滴加到混合溶液B中，600W下超声20min；(5)将反应后得到的沉淀物用甲醇洗涤三次后，冷冻干燥24h，得到具有分级孔结构的ZIF-67。(6)将具有分级孔结构的ZIF-67在氩气气氛下自室温以2℃/min升温到700℃，保温1.5h，得到类蜂窝状碳/钴吸波材料。实施例3一种具有分级孔结构的ZIF-67衍生的类蜂窝状碳/钴吸波材料的制备方法，包括以下步骤：(1)首先将0.06gGO和1.2gPVP加入到30mL的甲醇中，得到混合溶液A。(2)然后将1.232g2-甲基咪唑加入到混合溶液A中，600W下超声2h，得到混合溶液B。(3)将1.092g六水合硝酸钴加入到30mL本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有分级孔结构的ZIF‑67的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将造孔剂和辅助造孔剂加入到甲醇中，分散均匀，得到混合溶液A；步骤2：将2‑甲基咪唑加入到混合溶液A中，超声混合均匀，得到混合溶液B；将六水合硝酸钴加入到甲醇中，得到溶液C；步骤3：将溶液C滴加到混合溶液B中，超声反应，甲醇洗，冷冻干燥，得到具有分级孔结构的ZIF‑67。

【技术特征摘要】
1.一种具有分级孔结构的ZIF-67的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将造孔剂和辅助造孔剂加入到甲醇中，分散均匀，得到混合溶液A；步骤2：将2-甲基咪唑加入到混合溶液A中，超声混合均匀，得到混合溶液B；将六水合硝酸钴加入到甲醇中，得到溶液C；步骤3：将溶液C滴加到混合溶液B中，超声反应，甲醇洗，冷冻干燥，得到具有分级孔结构的ZIF-67。2.根据权利要求1所述的一种具有分级孔结构的ZIF-67的制备方法，其特征在于，步骤1中造孔剂为聚乙烯吡咯烷酮，辅助造孔剂为氧化石墨烯。3.根据权利要求1所述的一种具有分级孔结构的ZIF-67的制备方法，其特征在于，步骤1中造孔剂、辅助造孔剂与甲醇的比为(0.6～2.7)g：0.06g：30mL。4.根据权利要求1所述的一种具有分级孔结构的ZIF-67的制备方法，其特征在于，步骤2中2-甲基咪唑与步骤1中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雷，百晓宇，文博，杜臻，林营，杨海波，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61