一种碳包V2O3纳米棒复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于材料制备领域，具体涉及一种碳包V2O3纳米棒复合材料，以吡咯为碳源，以V2O5粉末为钒源，依次经水热包裹体系下的还原和碳包还原，将V2O5还原至V2O3，并提供了制备方法及其在电磁波吸收领域的应用。本发明专利技术填补了纯V型氧化物在电磁波吸收领域的空白，利用碳层包裹V2O3，有效的提高了环境稳定性，杜绝低价氧化物的不稳定问题。同时该材料在低厚度体系中表现出优异的电磁波吸收性能。现出优异的电磁波吸收性能。现出优异的电磁波吸收性能。

【技术实现步骤摘要】
一种碳包V2O3纳米棒复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于材料制备领域，具体涉及一种碳包V2O3纳米棒复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]由于信息和技术的快速发展，使用电磁波作为传输媒介的电子设备和相关设备在不断地更新，并得到了广泛的应用。然而，产生的电磁辐射对军事安全和人类健康构成严重威胁。到目前为止，各种先进的材料已经被充分利用，以解决有害电磁辐射造成的问题。为了使材料具有较高的电磁波吸收(EMA)性能，首先应该考虑的是阻抗匹配，这是决定电磁波能进入吸收体多少的关键参数。此外，极化损耗也是该考虑的重要因素。众所周知，极化倾向于发生在异质界面或结构缺陷周围，在这些地方容易形成偶极子。在这种情况下，电磁波将被电磁场驱动的偶极子运动所衰减。因此，构建具有高效电荷分离的独特界面和制造极性缺陷对高EMA性能是有益的。
[0003]钒(V)氧化物作为一种典型的过渡金属氧化物，由于其多价性和开放的骨架晶体结构，已经受到广泛关注，并在各个领域取得了巨大的进展，如可充电的锌离子电池，智能窗和热变色智能涂料。然而，在EMA领域，关于纯V型氧化物的报道很少。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的问题，本专利技术提供一种碳包V2O3纳米棒复合材料，填补了纯V型氧化物的空白，利用碳层包裹V2O3来提高低价钒氧化物的环境稳定性，表现出低厚度下的优异电磁波吸收性能，且该材料的制备简单高效，易于大量生产。
[0005]为实现以上技术目的，本专利技术的技术方案是：
[0006]一种碳包V2O3纳米棒复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0007]步骤1，将V2O5粉末分散至水中，并加入稀盐酸调节pH，得到酸性悬浊液，所述pH为1
‑
2；
[0008]步骤2，将聚吡咯加入至酸性悬浊液中搅拌2h，然后恒温反应24h，反应结束后自然冷却至室温，经去离子洗涤过滤后恒温过夜烘干得到聚吡咯包裹二氧化钒复合材料，即VO2@C复合材料；所述聚吡咯与V2O5粉末的摩尔比为3:2，恒温反应的温度为130
‑
200℃；所述恒温过夜烘干的温度为55℃；
[0009]步骤3，将聚吡咯包裹二氧化钒复合材料置于管式炉中，在氩气氛围下恒温碳化反应2h，得到碳包V2O3纳米棒复合材料，即V2O3@C复合材料；所述恒温碳化的温度为500
‑
900℃，所述恒温碳化的升温速度为3℃/min。
[0010]一种根据上述方法制备的碳包V2O3纳米棒复合材料，以V2O3纳米棒为包裹内核，以导电碳层为外壳，进一步的，所述碳包V2O3纳米棒复合材料呈扭曲的棒状结构。
[0011]所述碳包V2O3纳米棒复合材料用于电磁波吸收领域。进一步而言，该复合材料在低厚度(1
‑
5mm)下依然具有优异的电磁波吸收性能，其中，厚度1.7mm时有效吸收带宽(EAB)为
7.21GHz，在2.5mm时反射损耗最小为
‑
56dB。
[0012]从以上描述可以看出，本专利技术具备以下优点：
[0013]1.本专利技术填补了纯V型氧化物在电磁波吸收领域的空白，利用碳层包裹V2O3，有效的提高了环境稳定性，杜绝低价氧化物的不稳定问题。
[0014]2.本专利技术利用吡咯聚合过程中实现高价态V2O5的初步还原，并形成稳定的包裹体系，同时利用聚吡咯自身还原性配合包裹体系，达到内部碳化还原体系，达到V2O3的还原。
[0015]3.本专利技术基于V2O3自身缺陷结构下的电导率和极化行为能够实现EMA性能的增强，在匹配厚度1.7mm时有效吸收带宽(EAB)为7.21GHz，在2.5mm时反射损耗最小为
‑
56dB，表现出低厚度下优异的电磁波吸收性能。
[0016]4.本专利技术提供的方法简单高效，易于大量生产。
附图说明
[0017]图1为本专利技术实施例1中的V2O5,VO2@PPy和V2O3@C的透射电镜图。
[0018]图2为本专利技术实施例1中的V2O3@C高分辨透射电镜图。
[0019]图3本专利技术实施例2中的V2O5,VO2@PPy和V2O3@C的XRD图。
[0020]图4本专利技术实施例2中的V2O5,VO2@PPy和V2O3@C的XRD图。
[0021]图5本专利技术实施例4中的VO2@PPy，V2O3@C，V2O3以及C的电导率图。
[0022]图6本专利技术实施例5中的VO2@PPy和V2O3@C的柯尔
‑
柯尔圆。
[0023]图7本专利技术实施例5中的V2O3@C在空气中放置2个月后的XRD图谱。
具体实施方式
[0024]结合图1
‑
7，详细说明本专利技术的一个具体实施例，但不对本专利技术的权利要求做任何限定。
[0025]实施例1
[0026]将V2O5粉末(0.363g)分散在水中，用稀盐酸将分散液的pH调为1
‑
2。随后加入的吡咯单体(200μL)，搅拌2h。将上述反应液转移到反应釜中，升温到130℃,并保持24h。等反应温度降到室温，用去离子水洗涤，过滤得到深绿色固体。在55℃的真空干燥箱中过夜烘干，得到VO2@PPy复合材料。将该物质置于管式炉中，氩气氛围中，升温速率为3℃/min，500℃条件下维持2h，得到碳包V2O3纳米棒复合材料(V2O3@C)。
[0027]实施例2
[0028]将V2O5粉末(0.363g)分散在水中，用稀盐酸将分散液的pH调为1
‑
2。随后加入的吡咯单体(200μL)，搅拌2h。将上述反应液转移到反应釜中，升温到150℃,并保持24h。等反应温度降到室温，用去离子水洗涤，过滤得到深绿色固体。在55℃的真空干燥箱中过夜烘干，得到VO2@PPy复合材料。将该物质置于管式炉中，氩气氛围中，升温速率为3℃/min，700℃条件下维持2h，得到碳包V2O3纳米棒复合材料(V2O3@C)。
[0029]实施例3
[0030]将V2O5粉末(0.363g)分散在水中，用稀盐酸将分散液的pH调为1
‑
2。随后加入的吡咯单体(200μL)，搅拌2h。将上述反应液转移到反应釜中，升温到170℃,并保持24h。等反应温度降到室温，用去离子水洗涤，过滤得到深绿色固体。在55℃的真空干燥箱中过夜烘干，
得到VO2@PPy复合材料。将该物质置于管式炉中，氩气氛围中，升温速率为3℃/min，800℃条件下维持2h，得到碳包V2O3纳米棒复合材料(V2O3@C)。
[0031]实施例4
[0032]将V2O5粉末(0.363g)分散在水中，用稀盐酸将分散液的pH调为1
‑
2。随后加入的吡咯单体(200μL)，搅拌2h。将上述反应液转移到反应釜中，升温到180℃,并保持24h。等反应温度降到室温，用去离子水洗涤，过滤得到深绿色固体。在55℃的真空干燥箱中过夜烘干，得到V本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳包V2O3纳米棒复合材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1，将V2O5粉末分散至水中，并加入稀盐酸调节pH，得到酸性悬浊液；步骤2，将聚吡咯加入至酸性悬浊液中搅拌2h，然后恒温反应24h，反应结束后自然冷却至室温，经去离子洗涤过滤后恒温过夜烘干得到聚吡咯包裹二氧化钒复合材料，即VO2@C复合材料；步骤3，将聚吡咯包裹二氧化钒复合材料置于管式炉中，在氩气氛围下恒温碳化反应2h，得到碳包V2O3纳米棒复合材料，即V2O3@C复合材料。2.根据权利要求1所述的碳包V2O3纳米棒复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1中的pH为1
‑
2。3.根据权利要求1所述的碳包V2O3纳米棒复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤2中的恒温反应的温度为130
‑
200℃；所述恒温过夜烘干的温度为55℃。4.根据权利要求1所述的碳包...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢阿明，陈佑剑，焦颖芝，
申请(专利权)人：绍兴道普新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：