一种ZIF-67衍生Co@C/RGO双层吸波薄膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种ZIF

【技术实现步骤摘要】
一种ZIF
‑
67衍生Co@C/RGO双层吸波薄膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于电磁波吸收材料
，具体涉及一种ZIF
‑
67衍生Co@C/RGO双层吸波薄膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着电子信息技术的飞速发展，电磁污染不仅会干扰电磁控制系统，也会危害人体健康，因此开发高效的电磁波吸收材料具有重要意义。吸波材料研究的微波频率范围主要为2
‑
18GHz，而在该频率范围内，电磁波吸收率达到90%以上，即反射损耗小于
‑
10的频率范围称为有效带宽。
[0003]目前，以有机金属框架ZIF
‑
67衍生磁性金属钴并与其他介电材料复合得到的电磁波吸收材料正是一大热门课题。研究人员通过将其与介电材料复合，调控材料综合电磁参数，从而优化其吸波吸能，提高其有效带宽。
[0004]中国专利技术专利CN112030135A公开了一种高效复合吸波材料ZIF
‑
67@CNTs的制备方法，该粉体材料具有良好的吸波性能，但其有效带宽并不够优秀，仅能覆盖X波段，为5.78 GHz。
[0005]中国专利技术专利CN110283569A公开了一种Ni
‑
Co合金镶嵌N掺杂类石墨碳囊复合吸波材料的制备方法，使用了较为通用的方式合成了ZIF
‑
67，并制备了复合吸波材料粉体，最大有效带宽约为6.5GHz，但是其制备的材料属于粉体，在热处理前的机械性能相对薄膜材料来说较差，而ZIF
‑
67材料本身因静电作用较强，难以形成均匀的薄膜材料，这也限制了它的进一步应用。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种ZIF
‑
67衍生Co@C/RGO双层吸波薄膜及其制备方法和应用，解决ZIF
‑
67因静电作用强而相互排斥难以形成均匀薄膜的问题，改善现有吸波材料的电磁波吸收性能。
[0007]本专利技术提供了如下的技术方案：第一方面，提供一种ZIF
‑
67衍生Co@C/RGO双层吸波薄膜的制备方法，包括以下步骤：将六水合硝酸钴、2
‑
甲基咪唑和聚乙烯吡咯烷酮加入甲醇中，搅拌后陈化，得到陈化液；将氯化铜和氧化石墨水溶胶加入甲醇中，超声分散，得到氧化石墨烯分散液；将所述氧化石墨烯分散液加入所述陈化液中，搅拌，得到混合液；将所述混合液进行抽滤，得到附着2
‑
甲基咪唑钴/氧化石墨烯双层膜（ZIF
‑
67/GO双层膜）的抽滤膜，干燥，得到干燥后的ZIF
‑
67/GO双层膜；将干燥后的ZIF
‑
67/GO双层膜高温处理，得到ZIF
‑
67衍生Co@C/RGO双层吸波薄膜。
[0008]进一步的，所述六水合硝酸钴与2
‑
甲基咪唑的质量比为1:2
‑
1:6，所述六水合硝酸
钴与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1:0.5
‑
1:2。
[0009]进一步的，所述六水合硝酸钴、2
‑
甲基咪唑和聚乙烯吡咯烷酮加入甲醇后的搅拌时间为40
‑
80min，陈化时间为4
‑
8h。陈化过程为金属有机框架ZIF
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67的生长过程，陈化时间过少则生成的ZIF
‑
67过少、过小，时间过长则完全生长为菱形十二面体结构，导致最终热解后电导率过高，最终抑制材料吸波吸能。
[0010]进一步的，所述氯化铜和氧化石墨水溶胶中氧化石墨的质量比为1:0.5
‑
1:2，所述超声分散的时间为20
‑
40min；所述氧化石墨烯分散液中氧化石墨烯的浓度为0.5
‑
5mg/mL，浓度过低则产率低下，导致大量浪费，浓度过高则超声分散无法分散均匀。
[0011]进一步的，所述氧化石墨烯分散液和陈化液的体积比为5:1；所述氧化石墨烯分散液加入陈化液后，磁力搅拌，搅拌速率为400
‑
600r/min，搅拌时间为5
‑
30min，采用剧烈搅拌的方式能够将氧化石墨烯分散液和陈化液进行充分的物理混合，同时，使得氧化石墨烯与陈化液生成的ZIF
‑
67产生一定结合。
[0012]进一步的，所述混合液进行抽滤的具体方法为：将抽滤膜置于抽滤瓶的砂芯上，搭好抽滤装置，将5
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40mL所述混合液倒入抽滤装置中抽滤，抽滤时间为5
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20min；所述抽滤膜为聚偏氟乙烯滤膜或聚四氟乙烯滤膜，所述抽滤膜的孔径为220
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1000nm。
[0013]进一步的，将附着ZIF
‑
67/GO双层膜的抽滤膜在空气中干燥，干燥时间为5
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20min；干燥结束，将抽滤膜边缘稍作弯曲，干燥后的ZIF
‑
67/GO双层膜会逐渐从边缘自然脱落。
[0014]进一步的，干燥后的ZIF
‑
67/GO双层膜进行高温处理的温度为300
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900℃，保温时间为2
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4h。若处理温度过低，ZIF
‑
67难以热解成有利于吸波的钴和碳，而温度过高则导致样品碎裂，难以得到完整膜。
[0015]第二方面，提供一种由第一方面所述制备方法得到的ZIF
‑
67衍生Co@C/RGO双层吸波薄膜。
[0016]第三方面，提供一种由第一方面所述制备方法得到的ZIF
‑
67衍生Co@C/RGO双层吸波薄膜在电磁波吸收中的应用。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：（1）ZIF
‑
67微粒表面往往带有正电荷，因静电吸作用，各微粒间相互排斥，纯ZIF
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67微粒难以成膜，而二维材料氧化石墨烯表面通常带负电，可以吸附ZIF
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67成膜，因此，本专利技术提供的制备方法可在常温下、在空气中简单地制备轻质柔性ZIF
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67/GO双层膜，解决ZIF
‑
67因静电作用强而相互排斥难以形成均匀膜的问题；（2）本专利技术通过将ZIF
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67/GO双层膜经过高温处理获得的ZIF
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67衍生Co@C/RGO双层吸波薄膜，Co@C层具有良好的阻抗匹配能力，有效将电磁波引入薄膜内部，RGO层也具有良好的吸波性能，整体结构设计拓展了纯碳材料的有效吸波带宽，使最终获得的ZIF
‑
67衍生Co@C/RGO双层吸波薄膜具有良好的综合吸波性能，在2
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18GHz范围内，电磁波吸收率超过90%的有效带宽可达13.6GHz。
附图说明
[0018]图1是本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种ZIF
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67衍生Co@C/RGO双层吸波薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将六水合硝酸钴、2
‑
甲基咪唑和聚乙烯吡咯烷酮加入甲醇中，搅拌后陈化，得到陈化液；将氯化铜和氧化石墨水溶胶加入甲醇中，超声分散，得到氧化石墨烯分散液；将所述氧化石墨烯分散液加入所述陈化液中，搅拌，得到混合液；将所述混合液进行抽滤，得到附着ZIF
‑
67/GO双层膜的抽滤膜，干燥，得到干燥后的ZIF
‑
67/GO双层膜；将干燥后的ZIF
‑
67/GO双层膜高温处理，得到ZIF
‑
67衍生Co@C/RGO双层吸波薄膜。2.根据权利要求1所述的ZIF
‑
67衍生Co@C/RGO双层吸波薄膜的制备方法，其特征在于，所述六水合硝酸钴与2
‑
甲基咪唑的质量比为1:2
‑
1:6，所述六水合硝酸钴与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1:0.5
‑
1:2。3.根据权利要求1所述的ZIF
‑
67衍生Co@C/RGO双层吸波薄膜的制备方法，其特征在于，所述六水合硝酸钴、2
‑
甲基咪唑和聚乙烯吡咯烷酮加入甲醇后的搅拌时间为40
‑
80min，陈化时间为4
‑
8h。4.根据权利要求1所述的ZIF
‑
67衍生Co@C/RGO双层吸波薄膜的制备方法，其特征在于，所述氯化铜和氧化石墨水溶胶中氧化石墨的质量比为1:0.5
‑
1:2，所述超声分散的时间为20
‑
40min，所述氧化石墨烯分散液中氧化石墨烯的浓度为0.5
‑
5mg/mL。5.根据权利要求1所述的ZIF
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【专利技术属性】
技术研发人员：权斌，王宇，黄啸谷，陈雨，周迅伊，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：