CNTs/Fe3O4/三聚氰胺复合炭泡沫及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种CNTs/Fe3O4/三聚氰胺复合炭泡沫及其制备方法和应用。本发明专利技术采用三聚氰胺海绵为原料，依次经过碳化过程、原位生长碳纳米管过程，制备得到具有柔性的碳基体材料，然后在其表面原位生长铁基MOFs晶体材料，得到CNTs/Fe

【技术实现步骤摘要】
CNTs/Fe3O4/三聚氰胺复合炭泡沫及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及吸波材料
，尤其是涉及一种CNTs/Fe3O4/三聚氰胺复合炭泡沫、其制备方法及其在电磁屏蔽中的应用。

技术介绍

[0002]随着现代电子产品的广泛应用以及无线传输信号的无差别覆盖，电磁波作为信息传播的基本载体，存在于人们生活的空间。与此同时，无论是电子产品所使用的电子元件，还是各类信号塔都会不可避免的产生电磁污染，这些电磁污染将会缩短电子设备的寿命并对其灵敏性能造成一定影响。由于电磁屏蔽是能够有效控制电磁干扰及污染问题的手段之一，所以对各类电子产品施加一定的电磁屏蔽是防止电磁污染对人类健康及周边环境造成不良影响的最佳方案，因此，电磁屏蔽材料的研究越发受到关注。
[0003]由于传统的金属电磁屏蔽材料存在着密度较大、易腐蚀、加工难度大等缺点，对于小微型设备的匹配度较低，因此用来代替金属材料的电磁屏蔽材料相关研究受到广泛关注，其中炭基材料具有较大的比表面积、良好的导电性、结构易于调控、密度低、化学性质稳定、耐高温等，这使炭基电磁屏蔽材料相关研究迅速发展。将碳材料与金属或金属氧化物进行复合有望制得集轻、薄、高电磁屏蔽性能于一体化的新型电磁屏蔽材料。
[0004]铁氧体作为屏蔽填料，其屏蔽电磁波的主要原理是介电损耗和磁损耗二者共同作用，其较高的电导率以及多个频段范围内良好的磁导率，使得电磁波在进入屏蔽体后快速衰减。作为铁氧体的典型代表，Fe3O4是一种典型的“反式”尖晶石结构的铁氧体，在磁损耗和介电损耗方面都有突出的表现，此外，Fe3O4还具备独特的表面效应等优点，被作为屏蔽填料广泛应用。通过将二价和三价铁盐混合，采用共沉淀法制备纳米Fe3O4颗粒，这是制备纳米Fe3O4微粒最基础的方法，但该方法获得的Fe3O4颗粒具有易团聚的缺点，因此如何提高Fe3O4微粒分散性能成为提高其电磁屏蔽性的关键问题。
[0005]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的之一在于提供一种CNTs/Fe3O4/三聚氰胺复合炭泡沫，Fe3O4纳米颗粒在炭基体表面高度分散。
[0007]本专利技术的目的之二在于提供一种上述CNTs/Fe3O4/三聚氰胺复合炭泡沫的制备方法，通过特定方法在碳基体表面原位生长具有纳米级别颗粒状Fe
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MOFs材料，碳化后实现Fe3O4纳米颗粒的高度分散。
[0008]本专利技术的目的之三在于提供一种电磁屏蔽组合物，其包含上述CNTs/Fe3O4/三聚氰胺复合炭泡沫或者按照上述制备方法制备得到的CNTs/Fe3O4/三聚氰胺复合炭泡沫。
[0009]本专利技术的目的之四在于提供一种上述CNTs/Fe3O4/三聚氰胺复合炭泡沫或者按照上述制备方法制备得到的CNTs/Fe3O4/三聚氰胺复合炭泡沫在电磁屏蔽中的应用，表现出极佳的电磁屏蔽性能。
[0010]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0011]本专利技术一方面提供了一种CNTs/Fe3O4/三聚氰胺复合炭泡沫，其包括：
[0012]CNTs/三聚氰胺复合炭基体材料，其由三聚氰胺炭泡沫骨架和负载于所述三聚氰胺炭泡沫骨架上的碳纳米管构成；
[0013]以及，Fe3O4纳米颗粒，其分散于所述CNTs/三聚氰胺复合炭基体材料上；
[0014]对三聚氰胺炭泡沫的来源没有特别限制，可以市售获得，也可以根据本领域已知的方法和条件制备得到。在一些实施方式中，三聚氰胺炭泡沫是三聚氰胺海绵经碳化后得到的。
[0015]对碳纳米管的负载形成方式没有特别限制，可以根据本领域已知的方法在三聚氰胺炭泡沫上负载碳纳米管。在一些实施方式中，利用化学气相沉积法在三聚氰胺炭泡沫上沉积生长碳纳米管，实现碳纳米管的负载。
[0016]在一些实施方式中，碳纳米管在CNTs/三聚氰胺复合炭基体材料上的负载量为1～8mg/cm3(例如1.6、2.2、3.2、4.0、4.9、6.3mg/cm3)。
[0017]本专利技术Fe3O4纳米颗粒在CNTs/三聚氰胺复合炭基体材料表面高度分散，在一些实施方式中，Fe3O4纳米颗粒的粒径为10～200nm，优选18～160nm，更优选15～50nm，例如18.85～43.73nm。
[0018]在一些实施方式中，高度分散的Fe3O4纳米颗粒是在CNTs/三聚氰胺复合炭基体材料表面原位生长具有纳米级别颗粒状Fe
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MOFs材料，然后碳化获得。
[0019]进一步地，在一些实施方式中，Fe3O4纳米颗粒在CNTs/Fe3O4/三聚氰胺复合炭泡沫上的负载量为0.1～20mg/cm3。
[0020]负载量是指单位体积(cm3)CNTs/Fe3O4/三聚氰胺复合炭泡沫中Fe3O4纳米颗粒的重量(mg)，即Fe3O4纳米颗粒的重量(mg)/(CNTs/Fe3O4/三聚氰胺复合炭泡沫的体积)(cm3)。
[0021]本专利技术另一方面提供了一种制备CNTs/Fe3O4/三聚氰胺复合炭泡沫的方法，包括以下步骤：
[0022](1)获取三聚氰胺炭泡沫；
[0023](2)在所述三聚氰胺炭泡沫上沉积生长碳纳米管，得到CNTs/三聚氰胺复合炭基体材料；
[0024](3)将铁盐、有机配体和添加剂加入甲醇溶剂或N,N
‑
二甲基甲酰胺和甲醇的混合溶剂中，得到混合溶液，将所述CNTs/三聚氰胺复合炭基体材料浸入混合溶液中并放入反应釜反应，使所述CNTs/三聚氰胺复合炭基体材料上原位生长具有纳米级别颗粒状Fe
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MOFs材料，得到CNTs/Fe
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MOFs/三聚氰胺复合炭泡沫；
[0025](4)对所述CNTs/Fe
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MOFs/三聚氰胺复合炭泡沫进行碳化，得到CNTs/Fe3O4/三聚氰胺复合炭泡沫。
[0026]步骤(1)
[0027]对三聚氰胺炭泡沫的来源没有特别限制，可以市售获得，也可以根据本领域已知的方法和条件制备得到。
[0028]在一些实施方式中，步骤(1)包括：将三聚氰胺海绵进行碳化，得到三聚氰胺炭泡沫；
[0029]对三聚氰胺海绵的尺寸和形状没有特别限制，可以根据应用领域所需尺寸购买或
者选择合适的方法和条件制备得到或者切割成相应尺寸和形状的三聚氰胺海绵。在一些实施方式中，三聚氰胺海绵的形状可以为长方体，尺寸可以为长90mm、宽28mm、高20mm，但不限于此。
[0030]对碳化条件没有特别限制，可以采用本领域中任何能够碳化形成炭泡沫的条件。在一些实施方式中，碳化温度为700～900℃(例如700、800、900℃)，碳化时间为1～3h(例如1、2、3h)。
[0031]在一种实施例中，步骤(1)包括：
[0032]将商购三聚氰胺海绵切割成长宽和厚度分别为90mm、28mm、20mm的长方体备用；将切割好的样品浸泡于乙醇溶液中超声振荡30min，反复清洗三次，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种CNTs/Fe3O4/三聚氰胺复合炭泡沫，其特征在于，所述CNTs/Fe3O4/三聚氰胺复合炭泡沫包括：CNTs/三聚氰胺复合炭基体材料，其由三聚氰胺炭泡沫骨架和负载于所述三聚氰胺炭泡沫骨架上的碳纳米管构成；以及，Fe3O4纳米颗粒，其分散于所述CNTs/三聚氰胺复合炭基体材料上；优选地，所述Fe3O4纳米颗粒的粒径在10～200nm。2.根据权利要求1所述的CNTs/Fe3O4/三聚氰胺复合炭泡沫，其特征在于，所述Fe3O4纳米颗粒在所述CNTs/Fe3O4/三聚氰胺复合炭泡沫上的负载量为0.1～20mg/cm3；优选地，所述碳纳米管在所述CNTs/三聚氰胺复合炭基体材料上的负载量为1～8mg/cm3。3.权利要求1或2所述的CNTs/Fe3O4/三聚氰胺复合炭泡沫的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)获取三聚氰胺炭泡沫；(2)在所述三聚氰胺炭泡沫上沉积生长碳纳米管，得到CNTs/三聚氰胺复合炭基体材料；(3)将铁盐、有机配体和添加剂加入甲醇溶剂或N,N
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二甲基甲酰胺和甲醇的混合溶剂中，得到混合溶液，将所述CNTs/三聚氰胺复合炭基体材料浸入混合溶液中并放入反应釜反应，使所述CNTs/三聚氰胺复合炭基体材料上原位生长具有纳米级别颗粒状Fe
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MOFs材料，得到CNTs/Fe
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MOFs/三聚氰胺复合炭泡沫；(4)对所述CNTs/Fe
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MOFs/三聚氰胺复合炭泡沫进行碳化，得到CNTs/Fe3O4/三聚氰胺复合炭泡沫。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)包括：将三聚氰胺海绵进行碳化，得到三聚氰胺炭泡沫；优选地，碳化温度为700～900℃，碳化时间为1～3h。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)利用化学气相沉积在所述三...

【专利技术属性】
技术研发人员：金文武，尹天长，于守立，张青青，庞伟伟，赵小欣，张晓柱，闫晓宇，董锋军，梁瑞凯，白俊娟，冯世昌，赵跃成，毕玉翠，
申请(专利权)人：河北中煤旭阳能源有限公司，
类型：发明
国别省市：