一种废弃毛豆壳衍生多孔碳@VS2复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种废弃毛豆壳衍生多孔碳@VS2复合材料及其制备方法和应用。首先预处理毛豆壳，然后在惰性气体中热处理预处理后的毛豆壳，将其炭化，最后将热处理后炭化的毛豆壳放入硫代乙酰胺、偏钒酸铵、氨水和去离子水的混合溶液中，进行水热处理，在毛豆壳衍生多孔碳的表面原位生长VS2，洗涤、干燥得到复合材料。该复合材料具有对电磁波吸收强、有效吸收频带宽、厚度薄等特点，具有很大的电磁波吸收应用潜力。此外，该复合材料的制备方法具有稳定可控、简单易操作的特点。简单易操作的特点。简单易操作的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种废弃毛豆壳衍生多孔碳@VS2复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于功能材料领域的电磁吸收材料领域，具体涉及一种废弃毛豆壳衍生多孔碳@VS2复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着现代科学技术和电子通讯的高速发展，各种电子、电气设备为社会生产提供了很高的效率，为人们的日常生活带来了极大的便利。与此同时，电子电气设备工作过程中所产生的电磁辐射和干扰又会大大影响我们的生产和生活。一方面，会对周围其他电子设备、仪器仪表、通信信号等产生严重的干扰，甚至无法正常工作并引发严重后；另一方面，电磁污染也会对人类和自然环境造成巨大的损伤。除了防止电磁波污染带来的一系列严重的后果，各国也都在努力提高自身的国防力量，加大对新型武器的研究力度。因此不管是在民用还是军用领域，有着高效的电磁波吸收或屏蔽性能的材料都有着广泛的需求，制备新型吸波材料也成为了当下的研究热点。
[0003]碳材料例如碳纳米管、碳纤维、石墨烯等具有密度小质量轻，物理化学性质稳定，吸收带宽宽等优点，在电磁波吸收领域应用广泛。但其相对复杂的制备工艺限制了碳材料在电磁波吸收领域的应用。生物质碳材料是启迪于生物结构的新材料，具有不同的内部结构，其结构多样性为科学研究和应用提供了极为广阔的空间。经过碳化后，生物质原本有趣的结构可以被很好的保留下来，并且提供了碳源。但纯碳材料相对较高的复介电常数导致阻抗失配，不利于实现高的电磁波吸收性能。

技术实现思路

[0004]一种有效地方式是将碳材料和其他介电材料结合起来，通过合理地结构设计来提高阻抗匹配和衰减能力。毛豆壳是日常生活中常见的厨余垃圾，其本身呈多孔结构，可以为制备多孔碳材料提供理想的模板，通过控制适当的碳化温度，能得到具有一定吸波性能的基体，但纯碳材料阻抗匹配特性较差，需要进一步改善。二硫化钒(VS2)是VB族金属硫化物，能很好的响应电磁场的变化耗散电磁能量。利用水热法将VS2原位合成在多孔碳表面及截面，既改善了复合材料的阻抗匹配，又提高了衰减能力。
[0005]为了解决上述问题，本专利技术以毛豆壳为生物质模板，利用碳化法和水热法将VS2原位合成在毛豆壳衍生多孔碳表面及截面。提供了一种废弃毛豆壳衍生多孔碳@VS2复合材料及其制备方法和应用。
[0006]本专利技术的具体技术方案如下：
[0007]本专利技术提供了一种废弃毛豆壳衍生多孔碳@VS2复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，预处理毛豆壳，得到预处理毛豆壳；步骤S2，在惰性气体中热处理预处理毛豆壳，得到热处理毛豆壳；步骤S3，将硫代乙酰胺、偏钒酸铵、氨水溶于去离子水中，得到混合溶液；步骤S4，将热处理毛豆壳加入到混合溶液中，进行水热处理，洗涤、干燥
即得废弃毛豆壳衍生多孔碳@VS2复合材料，其中，热处理毛豆壳、硫代乙酰胺、偏钒酸铵、氨水和去离子水的质量比为1:(7
‑
9):(2
‑
3):(30
‑
35):(165
‑
170)。
[0008]本专利技术提供的废弃毛豆壳衍生多孔碳@VS2复合材料的制备方法，还具有这样的技术特征，其中，步骤S1中预处理过程为：将毛豆壳别用去离子水、无水乙醇清洗，干燥。
[0009]本专利技术提供的废弃毛豆壳衍生多孔碳@VS2复合材料的制备方法，还具有这样的技术特征，其中，步骤S2中惰性气体为氩气，热处理的温度为650
‑
750℃，时间为100
‑
150min，升温速率为3
‑
8℃/min。
[0010]本专利技术提供的废弃毛豆壳衍生多孔碳@VS2复合材料的制备方法，还具有这样的技术特征，其中，步骤S4中水热处理的温度为150
‑
200℃，时间为18
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24h，升温速率为3
‑
8℃/min，洗涤的洗剂为去离子水和无水乙醇，干燥的温度为50
‑
80℃。
[0011]本专利技术还提供了一种废弃毛豆壳衍生多孔碳@VS2复合材料，其特征在于，采用上述废弃毛豆壳衍生多孔碳@VS2复合材料的制备方法制备得到。
[0012]本专利技术还提供了一种上述废弃毛豆壳衍生多孔碳@VS2复合材料在电磁波吸收中的应用。
[0013]专利技术的作用与效果
[0014]由于本专利技术提供的废弃毛豆壳衍生多孔碳@VS2复合材料的制备方法，是首先预处理毛豆壳，然后在惰性气体中热处理预处理后的毛豆壳，将其炭化，最后将热处理后炭化的毛豆壳放入硫代乙酰胺、偏钒酸铵、氨水和去离子水的混合溶液中，进行水热处理，洗涤、干燥得到复合材料。
[0015]本专利技术利用废弃毛豆壳作为原材料，通过碳化法得到毛豆壳衍生多孔碳，随后利用水热法在毛豆壳衍生多孔碳的表面原位生长VS2，得到废弃毛豆壳衍生多孔碳@VS2复合材料。因此，与现有技术相比，该复合材料具有对电磁波吸收强、有效吸收频带宽、厚度薄等特点，能满足当下对电磁波吸收材料的要求。此外，该复合材料的制备方法具有稳定可控、简单易操作的特点。
附图说明
[0016]图1是本专利技术实施例制得的SHVS、对比实施例1制得的PVS和对比实施例2制得的PSH的XRD图谱。
[0017]图2是本专利技术实施例制得的SHVS、对比实施例1制得的PVS和对比实施例2制得的PSH的SEM和EDS图，其中，图2中的(a)和(e)是对比实施例1制得的PVS的SEM图；图2中的(b)和(f)是对比实施例2制得的PSH的SEM图；图2中的(c)、(d)、(g)和(h)是本专利技术实施例制得的SHVS的SEM图；图2中的(i)是本专利技术实施例制得的SHVS的EDS图。
[0018]图3是本专利技术实施例制得的SHVS、对比实施例1制得的PVS和对比实施例2制得的PSH的吸波性能图。其中，图3中的a是对比实施例1制得的PVS的吸波性能图；图3中的b是对比实施例2制得的PSH的吸波性能图；图3中的c是本专利技术实施例制得的SHVS的吸波性能图。
具体实施方式
[0019]在本专利技术中使用的术语，除非另有说明，一般具有本领域普通技术人员通常理解的含义。
[0020]在以下实施例中，未详细描述的各种过程和方法是本领域中公知的常规方法。
[0021]下述实施例中所采用的试剂为普通商业途径购得，未注明的实验操作及实验条件参考本领域的常规操作及常规条件。
[0022]以下结合具体实施例和附图来说明本专利技术的具体实施方式。
[0023]<实施例>
[0024]本实施例提供了一种废弃毛豆壳衍生多孔碳@VS2复合材料(SHVS)，其制备步骤如下：
[0025]步骤S1，预处理毛豆壳，得到预处理毛豆壳，具体过程为：
[0026]将毛豆壳分别用去离子水、无水乙醇超声清洗3次，每次清洗10min，置于60℃烘箱，干燥24h，得到预处理毛豆壳；
[0027]步骤S2，在惰性气体中热处理预处理毛豆壳，得到热处本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废弃毛豆壳衍生多孔碳@VS2复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，预处理毛豆壳，得到预处理毛豆壳；步骤S2，在惰性气体中热处理所述预处理毛豆壳，得到热处理毛豆壳；步骤S3，将硫代乙酰胺、偏钒酸铵、氨水溶于去离子水中，得到混合溶液；步骤S4，将所述热处理毛豆壳加入到所述混合溶液中，进行水热处理，洗涤、干燥即得所述废弃毛豆壳衍生多孔碳@VS2复合材料，其中，所述热处理毛豆壳、所述硫代乙酰胺、所述偏钒酸铵、所述氨水和所述去离子水的质量比为1:(7
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9):(2
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3):(30
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35):(165
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170)。2.根据权利要求1所述的废弃毛豆壳衍生多孔碳@VS2复合材料的制备方法，其特征在于，其中，步骤S1中所述预处理过程为：将毛豆壳别用去离子水、无水乙醇清洗，干燥。3.根据权利要求1所述的废弃毛豆壳衍生多孔碳@VS2复...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆伟，程杰，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：