一种手性聚苯胺/生物质衍生多孔碳复合吸波材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种手性聚苯胺/生物质衍生多孔碳复合吸波材料及其制备方法，将生物质材料经高温碳化制得生物质衍生多孔碳，在手性复配诱导剂和引发剂共同作用下，在生物质衍生多孔碳表面聚合形成手性聚苯胺，即制得复合吸波材料。本发明专利技术的制备方法合成工艺简单、物料资源丰富、环境生态友好，应用前景广阔，制备的手性聚苯胺/生物质衍生多孔碳复合吸波材料用于电磁波吸收，性能表现优异。性能表现优异。

【技术实现步骤摘要】
一种手性聚苯胺/生物质衍生多孔碳复合吸波材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及纳米复合材料和电磁波吸收
，具体的说是一种手性聚苯胺/生物质衍生多孔碳复合吸波材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]基于信息技术的高速发展和广泛应用，电磁辐射污染已成为继水、空气、噪声之后的第四大环境污染，电磁污染问题严重威胁人类健康与信息安全，成为当今社会发展亟待解决的重要难题之一。电磁吸收是真正解决电磁辐射污染最为有效方法，研究并开发具有薄、轻、宽、强特性的高性能电磁波吸收剂迫在眉睫。现有技术的吸波材料存在密度大、吸波频带窄、合成过程复杂、原材料昂贵、损耗机制单一等的问题。
[0003]相比于传统聚苯胺，手性聚苯胺因其独特的超螺旋结构，可表现出特殊的旋光性和圆二色性，在交变电磁场的作用下产生交叉极化耦合效应，从而使手性聚苯胺兼具多重电磁波损耗机制，同时手性聚苯胺对频率的敏感性较低，能够有效拓宽吸收频带，是最具有应用前景的导电聚合物之一。
[0004]炭黑、石墨烯、碳纤维、碳纳米管等是重要的碳系吸波材料，但其制备成本高、能源消耗大，制约着工业化应用规模。因此寻找绿色环保、低价高效的碳材料至关重要。生物质衍生多孔碳一种新兴碳材料，具有资源丰富、环保价廉、导电优良、孔道结构可调和比表面积大等优点，是用于合成碳基复合吸波材料极具潜在价值的候选者。其孔道结构能够有效调控介电常数，优化阻抗匹配，同时使入射电磁波产生多重反射和散射，延伸电磁波的传播路径，提供更多吸收和衰减电磁波能量的机会。其高比表面积为手性聚苯胺生长提供丰富位点，有助于异质界面构筑和界面极化的提升。因此，通过优化微观结构和材料成分是解决日益增长的电磁干扰问题的潜在途径。
[0005]中国专利CN201210005404.0公开了一种膨胀石墨/聚苯胺/钴铁氧体吸波材料及制备工艺，包括如下步骤：(1)制备膨胀石墨；(2)制备含有膨胀石墨的无水乙醇；(3)制备膨胀石墨/聚苯胺二元复合物；(4)制备膨胀石墨/聚苯胺/钴铁氧体三元复合物；(5)称取膨胀石墨/聚苯胺/钴铁氧体三元复合物和石蜡，混合均匀后经球磨得到膨胀石墨/聚苯胺/钴铁氧体吸波材料。该聚苯胺吸波材料，通过介电损耗和磁损耗的双重机制吸收电磁波的能力中等，整体性能欠佳。
[0006]中国专利CN201210034964.9公开了一种钕掺杂锰锌铁氧体
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聚苯胺复合吸波材料的制备方法，按照Mn0.4Zn0.6NdxFe2
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xO4(x＝0.025～0.1)的化学计量配比，采用化学共沉积法制备出掺杂量不同的钕掺杂锰锌铁氧体；然后以钕掺杂锰锌铁氧体与苯胺单体的质量比1～4:20，采用原位复合法制备出(5％～20％)钕掺杂锰锌铁氧体
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聚苯胺复合吸波材料。该制取工艺较复杂，制取时间较长，导致制取聚苯胺吸波材料的生产成本较高。

技术实现思路

[0007]本专利技术旨在提供一种手性聚苯胺/生物质衍生多孔碳复合吸波材料及其制备方法，该方法合成工艺简单、物料资源丰富、环境生态友好，应用前景广阔。制备的手性聚苯胺/生物质衍生多孔碳复合吸波材料用于电磁波吸收，性能表现优异。
[0008]为了解决以上技术问题，本专利技术采用的具体方案为一种手性聚苯胺/生物质衍生多孔碳复合吸波材料的制备方法：将生物质材料经高温碳化制得生物质衍生多孔碳，在手性复配诱导剂和引发剂共同作用下，在生物质衍生多孔碳表面聚合形成手性聚苯胺，即制得复合吸波材料。
[0009]作为本专利技术一种手性聚苯胺/生物质衍生多孔碳复合吸波材料的制备方法的进一步优化：具体包括如下步骤：
[0010]S1：取生物质材料经除杂、粉碎后浸入KOH溶液，然后经过滤、烘干得到生物质粉末，备用；
[0011]S2：将S1获得的生物质粉末在惰性气氛下煅烧，煅烧结束后自然冷却至室温并研磨，再经洗涤后冷冻干燥，得到生物质衍生多孔碳粉末，备用；
[0012]S3：将S2制得的生物质衍生多孔碳粉末浸入苯胺单体和手性复配诱导剂水溶液，制得悬浊前置液后，并冷却至0～5℃；
[0013]S4：将引发剂溶解于去离子水中，然后滴加至S3制得的悬浊前置液中，经过滤、洗涤、离心、冷冻干燥制得手性聚苯胺/生物质衍生多孔碳复合吸波材料。
[0014]作为本专利技术一种手性聚苯胺/生物质衍生多孔碳复合吸波材料的制备方法的进一步优化：所述步骤S1中生物质材料指农作物秸秆或壳体废弃物，其中，农作物秸秆为玉米、高粱、向日葵或小麦的秸秆，壳体废气物为花生、核桃或坚果的外壳。
[0015]作为本专利技术一种手性聚苯胺/生物质衍生多孔碳复合吸波材料的制备方法的进一步优化：所述步骤S1中生物质材料粉碎后过20
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300目筛，KOH溶液的浓度为0.5
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3mol/L，且生物质材料浸入KOH溶液后先通过超声振荡10
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30min，然后再静置3
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12h。
[0016]作为本专利技术一种手性聚苯胺/生物质衍生多孔碳复合吸波材料的制备方法的进一步优化：所述步骤S2中生物质粉末在管式炉内煅烧，煅烧过程的升温速率为2
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15℃/min，煅烧温度为500
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800℃，保温时间为1
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5h。
[0017]作为本专利技术一种手性聚苯胺/生物质衍生多孔碳复合吸波材料的制备方法的进一步优化：所述手性复配诱导剂由手性复配诱导剂主体和复配添加剂组成，诱导剂主体与复配添加剂的物质的量之比为10:1
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10:3，手性复配诱导剂主体为樟脑磺酸，复配添加剂为扁桃酸、对甲基二苯甲酰酒石酸、二苯甲酰酒石酸或氯丙酸中的一种或任意混合物。
[0018]作为本专利技术一种手性聚苯胺/生物质衍生多孔碳复合吸波材料的制备方法的进一步优化：步骤S3中苯胺单体与手性复配诱导剂的物质的量之比为 1:1
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1:4。
[0019]作为本专利技术一种手性聚苯胺/生物质衍生多孔碳复合吸波材料的制备方法的进一步优化：步骤S4中引发剂为过硫酸铵、三氯化铁、高锰酸钾或双氧水，引发剂与悬浊前置液中苯胺单体的物质的量之比为1:1
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1:1.5。
[0020]作为本专利技术一种手性聚苯胺/生物质衍生多孔碳复合吸波材料的制备方法的进一步优化：步骤S4中引发剂水溶液滴加速度为1
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10ml/min，滴加在 50
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300r/min的搅拌速度下进行，滴加结束后再静置反应10
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24h。
[0021]一种手性聚苯胺/生物质衍生多孔碳复合吸波材料，由上述任一制备方法制得。
[0022]有益效果
[0023]本专利技术手性聚苯胺/生物质衍生多孔碳复合吸波材料的制备，以高温碳化活化制得生物质衍生多孔碳为基底，其可调节的独特孔道结构、高比表面及大量表面官能团为手性聚苯胺提供充分的附着及生长位点。在手性复配诱导剂独特的诱导下，与引发剂协同作用，聚苯胺主链本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种手性聚苯胺/生物质衍生多孔碳复合吸波材料的制备方法，其特征在于：将生物质材料经高温碳化制得生物质衍生多孔碳，在手性复配诱导剂和引发剂共同作用下，在生物质衍生多孔碳表面聚合形成手性聚苯胺，即制得复合吸波材料。2.根据权利要求1所述的一种手性聚苯胺/生物质衍生多孔碳复合吸波材料的制备方法，其特征在于：具体包括如下步骤：S1：取生物质材料经除杂、粉碎后浸入KOH溶液，然后经过滤、烘干得到生物质粉末，备用；S2：将S1获得的生物质粉末在惰性气氛下煅烧，煅烧结束后自然冷却至室温并研磨，再经洗涤后冷冻干燥，得到生物质衍生多孔碳粉末，备用；S3：将S2制得的生物质衍生多孔碳粉末浸入苯胺单体和手性复配诱导剂水溶液，制得悬浊前置液后，并冷却至0～5℃；S4：将引发剂溶解于去离子水中，然后滴加至S3制得的悬浊前置液中，经过滤、洗涤、离心、冷冻干燥制得手性聚苯胺/生物质衍生多孔碳复合吸波材料。3.根据权利要求2所述的一种手性聚苯胺/生物质衍生多孔碳复合吸波材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中生物质材料指农作物秸秆或壳体废弃物，其中，农作物秸秆为玉米、高粱、向日葵或小麦的秸秆，壳体废气物为花生、核桃或坚果的外壳。4.根据权利要求2所述的一种手性聚苯胺/生物质衍生多孔碳复合吸波材料的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中生物质材料粉碎后过20
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300目筛，KOH溶液的浓度为0.5
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3mol/L，且生物质材料浸入KOH溶液后先通过超声振荡10
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30min，然后再静置3
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12h。5.根据权利要求2所述的一种手性聚苯胺/生物质衍生多孔碳复合吸波材料的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亚红，徐春朝，杨启，谭文军，程景惠，崔珂云，冯雅彬，武琛皓，苏钰茹，蒋家恒，李鹏飞，刘安康，
申请(专利权)人：许昌学院，
类型：发明
国别省市：