一种二维导电MOF吸波材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供一种二维导电MOF吸波材料的设计及其应用：溶液A：将所需的金属配体盐加入N,N

【技术实现步骤摘要】
一种二维导电MOF吸波材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及电磁波吸收材料
，具体涉及一种二维导电MOF吸波材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]随着现代通信技术的发展和广泛应用，特别是5G技术的普及，在方便人们生活的同时，也会产生大量的电磁波，不仅污染环境，而且威胁人们的健康。电磁波吸收材料可以吸收过多泄漏的电磁波能量，因此在处理电磁波污染方面具有重要的经济价值和社会效益。此外在军工领域，雷达隐身飞机、导弹、作战指挥车等军用装备对电磁波吸收材料的需求也极为迫切。据我们所知，将空间序构排列和功能基元的设计结合起来构筑多重损耗机制的叠加是电磁波吸收材料的一种全新研究范式。而二维材料正由于其层状结构、纳米级层间距、高表面积、高导电性和丰富的活性位点而引起了广泛的科研兴趣。但是，大多数二维材料(石墨烯和MXenes等)，由于其高导电性通常被用作电磁屏蔽材料。为了实现良好的电磁波吸收能力，需要降低电导率以匹配吸波材料的所需电导率(10
–1到10S
·
cm
–1)，这通常需要将这些高电导率材料与低介电常数材料或元素掺杂复合来实现。而合成步骤将不可避免地增加材料合成过程的复杂性，从而引发环境和经济问题。另一方面，大多数先前报道的二维材料都是在实验室规模合成的，但大规模合成是工业应用的关键要求之一。因此，具有适当电导率的新型二维吸波材料的高效大规模生产迫在眉睫。因此，导电MOF作为一种特殊的二维材料由于其制备方法简便和适宜电导率在吸波领域具有较好的前景。
专利
技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是为解决现有技术下基于空间序构排列和功能基元设计的吸波材料结构单一、合成工艺复杂和规模小等问题，提供一种二维导电MOF吸波材料的设计及其应用。本专利技术制备工艺简单、价格低廉，可实现规模化大批量生产，所制得的吸波材料具有合适的电导率和优异的电磁波吸收强度。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术采用了如下技术方案：
[0005]第一方面，本专利技术提供一种二维导电MOF吸波材料，所述二维导电MOF吸波材料按如下方法制备：
[0006]将金属盐溶解于N,N
‑
二甲基乙酰胺(DMA)中，得到金属盐溶液；
[0007]在去离子水中加入2,3,6,7,10,11
‑
六氨基三苯六盐酸盐(HATP
·
6HCl)和NaOAc(均以粉末形式加入)，均匀分散，得到2,3,6,7,10,11
‑
六氨基三苯六盐酸盐溶液；
[0008]将所述金属盐溶液加入所述2,3,6,7,10,11
‑
六氨基三苯六盐酸盐溶液中，所得混合物于50～90℃搅拌反应1
‑
20小时(优选60～70℃搅拌2小时，特别优选65℃)；所得反应液经后处理，得到所述二维导电MOF吸波材料；
[0009]所述2,3,6,7,10,11
‑
六氨基三苯六盐酸盐与所述金属盐的物质的量之比为1～10：1(优选1.31:1)；所述NaOAc与所述2,3,6,7,10,11
‑
六氨基三苯六盐酸盐的质量比为1～
100：1(优选49.2:1)；所述金属盐为二价金属离子盐。
[0010]进一步，所述金属盐为二价铜离子盐、二价钴离子盐、二价镍离子盐、二价镉离子盐、二价锌离子盐中的一种或两种以上的混合物。优选为二价铜离子盐，尤其优选为CuSO4·
5H2O。
[0011]进一步，所述N,N
‑
二甲基乙酰胺(DMA)的体积以金属盐的质量计为300～700mL/g(优选500mL/g)。
[0012]进一步，所述去离子水的体积以2,3,6,7,10,11
‑
六氨基三苯六盐酸盐的质量计为100～500mL/g(优选300mL/g)。
[0013]进一步，所述后处理为：所述反应冷却至室温后，过滤，所得的黑色粉末，依次用水和甲醇洗涤，真空干燥过夜，得到所述二维导电MOF。
[0014]优选的，所述洗涤的次数为1～10次，进一步优选水和甲醇依次各洗涤3次。
[0015]优选的，所述干燥的温度为50～90℃。
[0016]第二方面，本专利技术提供上述二维导电MOF吸波材料在吸收2～18GHz频率范围内电磁波中的应用。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0018]1、本专利技术采用不同金属配位离子的组合来构筑不同孔道大小的二维导电MOF吸波材料，揭示多孔序构的电磁波损耗机制，优化工艺并最终实现“宽、轻、薄、强”的要求。
[0019]2、本专利技术的制备方法将空间序构排列和功能基元的设计结合起来构筑二维导电MOF吸波材料，实现多重损耗机制叠加。
[0020]3、本专利技术制得的二维导电MOF吸波材料具有独特的各向异性层状微观结构，构建的导电网络可以将入射的电磁波快速衰减为热能。
[0021]4、本专利技术制得的二维导电MOF吸波材料在外加电场作用下，其表面残留的缺陷和官能团会引起极化弛豫，使电磁波消散。
[0022]5、本专利技术制得的二维导电MOF吸波材料具有优异的电磁波吸收性能。该材料通过源自界面和偶极极化的介电损耗，其最小反射损耗值(RL
min
)达到了
‑
28.5dB，能吸收掉99.99％的入射电磁波。
附图说明
[0023]图1为实施例1，2，3制备二维导电MOF吸波材料的流程图。
[0024]图2为实施例1制得的二维导电MOF吸波材料的X射线电子衍射(XRD)图。
[0025]图3为实施例1制得的二维导电MOF吸波材料的透射电镜(TEM)图。
[0026]图4为实施例1制得的二维导电MOF吸波材料吸波材料的氮气吸附
–
解脱(BET)图。
[0027]图5为实施例1制得的二维导电MOF吸波材料的反射损耗(RL)曲线，实施例1的效果最好。
[0028]图6为实施例2制得的二维导电MOF吸波材料的反射损耗(RL)曲线。
[0029]图7为实施例3制得的二维导电MOF吸波材料的反射损耗(RL)曲线。
[0030]图8为实施例4制得的二维导电MOF吸波材料的反射损耗(RL)曲线。
具体实施方式
[0031]为便于本领域的技术人员理解本专利技术，下面结合附图说明本专利技术的具体实施方式。应当理解，以下文字仅仅用以描述本专利技术的一种或几种具体的实施方式，并不对本专利技术具体请求的保护范围进行严格限定。
[0032]实施例1
[0033]一种二维导电MOF吸波材料的设计及其应用，包括如下步骤(如图1)：
[0034]溶液A：将6mg CuSO4·
5H2O(0.024mmol)加入3mL N,N
‑
二甲基乙酰胺(DMA)中，磁力搅拌15min直至溶解。溶液B：在3mL去离子水中加入10mg2,3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二维导电MOF吸波材料，其特征在于所述二维导电MOF吸波材料按如下方法制备：将金属盐溶解于N,N
‑
二甲基乙酰胺中，得到金属盐溶液；在去离子水中加入2,3,6,7,10,11
‑
六氨基三苯六盐酸盐和NaOAc，均匀分散，得到2,3,6,7,10,11
‑
六氨基三苯六盐酸盐溶液；将所述金属盐溶液加入所述2,3,6,7,10,11
‑
六氨基三苯六盐酸盐溶液中，所得混合物于50～90℃搅拌反应1
‑
20小时；所得反应液经后处理，得到所述二维导电MOF吸波材料；所述2,3,6,7,10,11
‑
六氨基三苯六盐酸盐与所述金属盐的物质的量之比为1～10：1；所述NaOAc与所述2,3,6,7,10,11
‑
六氨基三苯六盐酸盐的质量比为1～100：1；所述金属盐为二价金属离子盐。2.如权利要求1所述的二维导电MOF吸波材料，其特征在于：所述搅拌反应的温度为60～70℃，时间为2小时。3.如权利要求1所述的二维导电MOF吸波材料，其特征在于：所述2,3,6,7,10,11
‑
六氨基...

【专利技术属性】
技术研发人员：温慧敏，金红都，胡军，林俊，李珺，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：