MOFs衍生物双层包覆锰铁氧体吸波材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种MOFs衍生物双层包覆锰铁氧体吸波材料及其制备方法和应用。本发明专利技术的双层包覆锰铁氧体吸波材料以锰铁氧体为核、中间为氧化亚铁或氧化钴、外层为碳。所述吸波材料的双层核壳结构提高了界面极化、偶极极化，增大了材料的复介电常数，加强了多级结构界面散射，优化复合材料的阻抗匹配。从实施例1可看出，所得双层包覆锰铁氧体吸波材料在频率为11.6GHz处的最小RL值为

【技术实现步骤摘要】
MOFs衍生物双层包覆锰铁氧体吸波材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及铁氧体吸波材料技术，具体是一种MOFs衍生物双层包覆锰铁 氧体吸波材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着科技的发展，越来越多的电子元器件、电气设备涌入人们的生活中， 随着而来的就是各个频段的电磁波充斥在我们生活的空间里，这不可避免的对 人体造成一定程度的危害。有大量的研究结果表明，电磁辐射对生物体造成的 伤害具有累积效应，若是长期接触电磁辐射，很有可能会诱发病变。此外，国 防军工也是吸波材料的一个重要应用领域，比如在飞机舰艇、坦克导弹等军事 设备上涂覆吸波材料，可以达到衰减电磁波、削弱反射信号的效果。因此，研 制高效的电磁波吸收材料成为了吸波领域的重要课题。
[0003]铁氧体吸波材料因其频率高、频带宽、涂层薄等优点而被广泛应用，常用 的铁氧体软磁材料有锌铁氧体、镍铁氧体、锰铁氧体、锰锌铁氧体、镍锌铁氧 体等。然而单独使用铁氧体时，密度大、耐腐蚀性能差、力学性能不佳等缺点 限制了其作为吸波材料的应用。单一成分的吸波材料往往很难达到对电磁波的 有效吸收。因此，具有低的密度、良好的介电性能、稳定的化学性能的碳材料 成为与铁氧体复合的优选材料。铁氧体与碳进行复合，使得材料同时具有优异 的磁损耗和介电损耗，优化了阻抗匹配，材料的吸波性能得到提升，且碳材料 的加入，拓宽了吸波材料的服役条件，并兼顾了材料的质量问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种MOFs衍生物双层包覆锰铁氧体吸波材料及其制 备方法和应用，双层包覆的核壳结构通过优化材料的阻抗匹配实现电磁波衰减 能力的显著提升。
[0005]本专利技术的技术方案：
[0006]一种MOFs衍生物双层包覆锰铁氧体吸波材料，所述吸波材料的前驱体以 MnFe2O4为核，MOFs为壳，且二者占比为80
‑
85wt.％MnFe2O4、15
‑
20wt.％ MOFs；
[0007]所述MOFs为锌基框架材料ZIF
‑
7、ZIF
‑
7的单位分子式为C7H6N2·
H2O
·
Zn 或锌基框架材料ZIF
‑
8、ZIF
‑
8的单位分子式为C8H
10
N4Zn或钴基框架材料 ZIF
‑
67、ZIF
‑
67的单位分子式为C4H6N2Co中的一种；当MOFs为ZIF
‑
7或ZIF
‑
8 时，所述吸波材料以MnFe2O4为核，被碳还原的FeO为中间层，MOFs的衍生 物碳为壳层，形成黑色的MnFe2O4@FeO/C吸波材料；当MOFs为ZIF
‑
67时， 所述吸波材料以MnFe2O4为核，MOFs的衍生物CoO为中间层，MOFs的衍生 物碳为壳层，形成MnFe2O4@CoO/C吸波材料。
[0008]一种MOFs衍生物双层包覆锰铁氧体吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
[0009]步骤1，利用现有技术水热法制备锰铁氧体(MnFe2O4)粉末：将FeCl3·
6H2O 和MnCl2·
4H2O充分溶解于乙二醇中，于室温下搅拌均匀，形成A溶液；往所述 A溶液中加入乙酸钠、聚乙二醇，磁力搅拌30分钟，形成B溶液；将所述B溶 液转移到100ml的聚四氟乙烯内衬中，然后将装有所述B溶液的内衬放进不锈 钢反应釜中拧紧密封，并置于烘箱中水热反
应；之后随炉冷却至室温，离心分 离，得到棕色沉淀物；所述棕色沉淀物用无水乙醇和去离子水依次洗涤，洗3 遍；洗涤后的棕色沉淀物在60℃的真空干燥箱中干燥12小时，取出研磨，得到 干燥的锰铁氧体粉末；
[0010]步骤2，锰铁氧体粉末的表面修饰：将步骤1所得的锰铁氧体粉末加入到稀 释有表面活性剂的去离子水中，形成C溶液，并将所述C溶液在室温下超声处 理30分钟；然后通过外部磁体将锰铁氧体粉末从所述C溶液中分离，用乙醇和 去离子水依次洗涤锰铁氧体粉末，洗3遍；后在60℃的真空干燥箱中干燥12小 时，取出研磨，得到表面经过修饰的锰铁氧体粉末；
[0011]步骤3，MnFe2O4@MOFs核壳粉末材料的合成：首先，取金属硝酸盐 Zn(NO3)2·
6H2O或Co(NO3)2·
6H2O与步骤2所得修饰的锰铁氧体粉末溶于甲醇中， 形成D溶液；取二甲基咪唑溶于甲醇溶液中，形成E溶液；其次，在机械搅拌 下，将所述E溶液滴入至所述D溶液中，并在室温下机械搅拌2小时，形成含 有MnFe2O4@MOFs的F溶液；然后，借助外部磁体将MnFe2O4@MOFs核壳颗 粒从所述F溶液中分离，用甲醇对分离出的MnFe2O4@MOFs核壳颗粒洗涤三次 后，在60℃的真空干燥箱中干燥12小时，取出研磨，得到干燥的MnFe2O4@MOFs 核壳粉末材料；当金属硝酸盐为Zn(NO3)2·
6H2O时，得到的是MnFe2O4@ZIF
‑
7 核壳粉末材料或MnFe2O4@ZIF
‑
8核壳粉末材料；当金属硝酸盐为 Co(NO3)2·
6H2O时，得到的是MnFe2O4@ZIF
‑
67核壳粉末材料；
[0012]步骤4，碳化处理：步骤3合成的MnFe2O4@ZIF
‑
7核壳粉末材料或 MnFe2O4@ZIF
‑
8核壳粉末材料或者MnFe2O4@ZIF
‑
67核壳粉末材料在Ar气氛 保护下煅烧，其中的ZIF
‑
7或ZIF
‑
8或者ZIF
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67被分解；ZIF
‑
7或ZIF
‑
8分解可 以得到充足的碳，使MnFe2O4中部分铁离子还原，生成FeO，形成以MnFe2O4为核，被碳还原的FeO为中间层，ZIF
‑
7或ZIF
‑
8的衍生物碳为壳层的双层包覆 结构，得到黑色的MnFe2O4@FeO/C吸波材料；ZIF
‑
67高温下分解可以得到产 物CoO和C，CoO的沸点高，不易挥发，所以形成以MnFe2O4为核，ZIF
‑
67的 衍生物CoO为中间层，ZIF
‑
67的衍生物碳为壳层的双层包覆结构，最终得到 MnFe2O4@CoO/C吸波材料。
[0013]步骤1中FeCl3·
6H2O：MnCl2·
4H2O：乙酸钠：聚乙二醇：乙二醇的质量体 积比为3
‑
5g：1
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2g：10
‑
20g：3
‑
5g：120
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300ml；其中，聚乙二醇作为分散剂。
[0014]步骤1中水热反应温度为200℃、反应时间为12小时。
[0015]步骤1中离心转速为2500
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MOFs衍生物双层包覆锰铁氧体吸波材料，其特征是：所述吸波材料的前驱体以MnFe2O4为核，MOFs为壳，且二者占比为80
‑
85wt.％MnFe2O4、15
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20wt.％MOFs；所述MOFs为锌基框架材料ZIF
‑
7、ZIF
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7的单位分子式为C7H6N2·
H2O
·
Zn或锌基框架材料ZIF
‑
8、ZIF
‑
8的单位分子式为C8H
10
N4Zn或钴基框架材料ZIF
‑
67、ZIF
‑
67的单位分子式为C4H6N2Co中的一种；当MOFs为ZIF
‑
7或ZIF
‑
8时，所述吸波材料以MnFe2O4为核，被碳还原的FeO为中间层，MOFs的衍生物碳为壳层，形成黑色的MnFe2O4@FeO/C吸波材料；当MOFs为ZIF
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67时，所述吸波材料以MnFe2O4为核，MOFs的衍生物CoO为中间层，MOFs的衍生物碳为壳层，形成MnFe2O4@CoO/C吸波材料。2.制备权利要求1所述的MOFs衍生物双层包覆锰铁氧体吸波材料的方法，其特征是，包括以下步骤：步骤1，利用现有技术水热法制备锰铁氧体粉末：将FeCl3·
6H2O和MnCl2·
4H2O充分溶解于乙二醇中，于室温下搅拌均匀，形成A溶液；往所述A溶液中加入乙酸钠、聚乙二醇，磁力搅拌30分钟，形成B溶液；将所述B溶液转移到100ml的聚四氟乙烯内衬中，然后将装有所述B溶液的内衬放进不锈钢反应釜中拧紧密封，并置于烘箱中水热反应；之后随炉冷却至室温，离心分离，得到棕色沉淀物；所述棕色沉淀物用无水乙醇和去离子水依次洗涤，洗3遍；洗涤后的棕色沉淀物在60℃的真空干燥箱中干燥12小时，取出研磨，得到干燥的锰铁氧体粉末；步骤2，锰铁氧体粉末的表面修饰：将步骤1所得的锰铁氧体粉末加入到稀释有表面活性剂的去离子水中，形成C溶液，并将所述C溶液在室温下超声处理30分钟；然后通过外部磁体将锰铁氧体粉末从所述C溶液中分离，用乙醇和去离子水依次洗涤锰铁氧体粉末，洗3遍；后在60℃的真空干燥箱中干燥12小时，取出研磨，得到表面经过修饰的锰铁氧体粉末；步骤3，MnFe2O4@MOFs核壳粉末材料的合成：首先，取金属硝酸盐Zn(NO3)2·
6H2O或Co(NO3)2·
6H2O与步骤2所得修饰的锰铁氧体粉末溶于甲醇中，形成D溶液；取二甲基咪唑溶于甲醇溶液中，形成E溶液；其次，在机械搅拌下，将所述E溶液滴入至所述D溶液中，并在室温下机械搅拌2小时，形成含有MnFe2O4@MOFs的F溶液；然后，借助外部磁体将MnFe2O4@MOFs核壳颗粒从所述F溶液中分离，用甲醇对分离出的MnFe2O4@MOFs核壳颗粒洗涤三次后，在60℃的真空干燥箱中干燥12小时，取出研磨，得到干燥的MnFe2O4@MOFs核壳粉末材料；当金属硝酸盐为Zn(NO3)2·
6H2O时，得到的是MnFe2O4@ZIF
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7核壳粉末材料或MnFe2O4@ZIF
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8核壳粉末材料；当金属硝酸盐为Co(NO3)2·
6H2O时，得到的是MnFe2O4@ZIF
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67核壳粉末材料；步骤4，碳化处理：步骤3合成的MnFe2O4@ZIF

【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，龙凤兰，张文淼，梁彤祥，邹海平，肖云，黎德丽，
申请(专利权)人：江西虔悦新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：