磁性金属负载的阴离子框架吸波材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了磁性金属负载的阴离子框架吸波材料的制备方法，以钴离子为例，首先通过水热釜合成前驱体MOZ

【技术实现步骤摘要】
磁性金属负载的阴离子框架吸波材料的制备方法


[0001]本专利技术属于电磁波吸收材料
，具体涉及磁性金属负载的阴离子框架吸波材料的制备方法。

技术介绍

[0002]电子产品的智能化的发展，使电磁辐射污染进入大众的视野，对军事的发展及人体的健康构成威胁。理想的吸波材料除了要对电磁波有良好的吸收性能之外，还要有质量轻、耐高温、抗腐蚀等特点。目前用于电磁波吸收的材料主要有石墨烯、碳纳米管、碳纤维、铁氧体、碳化硅等材料，这些单一介质损耗或磁损耗机制的吸收材料衰减能力是有限的。
[0003]金属有机框架(MOFs)材料作为一种新型材料，采用金属离子和有机物配位的方式形成配合物，这种配合物具有多孔结构，有较高的比表面积，可通过调节金属粒子或改变有机配体的方式调节配合物结构，具有稳定性高、孔径可调、比表面积大等特点，在吸附、分离、催化传感领域拥有很广泛的应用前景。在电磁波吸收中有两种吸收机制，一种是介电损耗，一种是磁损耗，介电损耗可通过提高质子传导来实现，磁损耗可通过磁性粒子起作用，而MOFs材料能够实现介电损耗和磁损耗的协同效应，提高材料的吸波性能。例如西北工业大学崔玉红教授，采用一步法合成具有核壳结构的双金属MOFs(ZIF67@ZIF8)，后通过Ni的蚀刻和真空碳化制备了异相三金属Co@ZnO/Ni@NC纳米笼，掺杂后合成的三金属组件具有协同效应，对结构的设计和中空结构优化了阻抗匹配，增强了界面极化，从而提高了吸收性能，Co@ZnO/Ni@NC
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60的RLmin在8.2GHz时可达到
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55dB。由于合成的这种纳米笼材料具有协同效应多、反射散射多、传导损耗能力增强、界面极化和偶极极化强、阻抗匹配良好的特点，因此表现出优异的电磁波吸收性能。因此，本专利技术提供一种具有介电损耗和磁损耗效应的磁性金属负载的阴离子框架吸波材料，具有介电损耗和磁损耗的协同效应，经热处理后表现出优异的吸波性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供磁性金属负载的阴离子框架吸波材料的制备方法，解决了现有复合吸波材料吸波能力较差的问题。
[0005]本专利技术所采用的技术方案是，磁性金属负载的阴离子框架吸波材料的制备方法，具体操作步骤如下：
[0006]步骤1，将四甲基氢氧化铵、5
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甲基四氮唑、硝酸锌和对苯二甲酸混合在N，N
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二甲基甲酰胺中，加入到反应釜中反应，将其冷却至室温，过滤，洗涤，干燥，获得白色前驱体粉末A；
[0007]步骤2，将前驱体粉末A用乙腈和乙醇混合溶液通过索氏提取法活化，得到活化的前驱体粉末B；
[0008]步骤3，将前驱体粉末B浸泡在乙酸钴的乙醇溶液中，搅拌，静置，超声分散，过滤得粉末C；
[0009]步骤4，将粉末C置于管式炉中煅烧得到碳化粉末D，将碳化粉末D与不同比例的石蜡混合压环，用于后续性能测试。
[0010]本专利技术的特点还在于，
[0011]步骤1中反应温度为100℃，反应时间为48h，采用N，N
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二甲基甲酰胺洗涤，干燥温度为60680℃。
[0012]步骤1的5
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甲基四氮唑、硝酸锌和对苯二甲酸的摩尔比为1:1:1，所述四甲基氢氧化铵与N，N
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二甲基甲酰胺的体积比为1:2.5。
[0013]步骤2中活化温度为120℃，反应时间12h，每4h需更换一次乙腈和乙醇混合溶液；活化方法可采用乙醇浸泡48h替代，每2h更换一次乙乙醇混合溶液。
[0014]步骤3中Co：Zn的摩尔比为2:1，搅拌时间1h，静置时间161.5h，超声分散10615min。
[0015]步骤4中在氮气保护下煅烧温度900℃，保温时间2h。
[0016]本专利技术中关键步骤的合成原理：
[0017](一)前驱体粉末A的合成：Zn离子与一个对苯二甲酸的O原子和三个5
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甲基四氮唑的N原子通过配位键连接，形成四面体构型。每个Zn原子由5
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甲基四氮唑连接，形成一维的纳米管并含有八元环窗。
[0018](二)活化的前驱体粉末B：将合成的前驱体A进行活化，目的是去除晶体骨架中残留的反应物分子和溶剂分子，将前驱体A活化后得到的粉末B具备更大的比表面积，能够增强材料的界面极化，有利于吸波性能的提高。
[0019](三)粉末C的合成：将活化的前驱体粉末B浸泡在乙酸钴的乙醇溶液中，通过静电吸附作用引入Co离子，形成双金属掺杂配合物，Co粒子吸附在空腔中，而不是吸附在多面体的表面，有利于形成小尺寸、均一分散的钴纳米颗粒。
[0020](四)碳化粉末D的合成：通过氮气保护热处理方法，将得到的粉末C煅烧，使其发生形貌的改变，Co粒子原位替代Zn粒子，同时碳化使表面粗糙，增强界面极化的效果，材料转化为碳化钴/碳材料。
[0021]本专利技术的有益效果是：
[0022](1)通过水热反应釜合成了阴离子框架的前驱体，并通过溶剂活化，使其比表面积增大，有利于吸波性能的提高，操作方法简单，所需溶剂少，合成成本低，安全系数高。
[0023](2)将合成的前驱体粉末浸泡在钴溶液中，通过静电作用，将钴离子吸附到阴离子框架中，在高温碳化时，锌离子被原位取代，形成钴纳米颗粒，在热处理过程中，Co粒子碳化，生长碳化钴/碳，使内部更加粗糙，提高了界面极化能力，能够提高反射损耗。
[0024](3)该方法使用的原料来源简单易得，采用的合成方法简便，可复制性强，应用范围广。
附图说明
[0025]图1是本专利技术磁性金属负载的阴离子框架吸波材料制备方法流程图；
[0026]图2是本专利技术中粉末的X射线粉末衍射对照图(XRD)；
[0027]图3是本专利技术磁性金属负载的阴离子框架吸波材料的不同厚度的反射损耗值(RL)和频率之间的关系图；
[0028]图4是本专利技术磁性金属负载的阴离子框架吸波材料的吸收频带宽图；
[0029]图5是本专利技术磁性金属负载的阴离子框架吸波材料损耗实部对比图；
[0030]图6是本专利技术磁性金属负载的阴离子框架吸波材料损耗虚部对比图；
[0031]图7是本专利技术磁性金属负载的阴离子框架吸波材料损耗正切对比图。
具体实施方式
[0032]本专利技术提供的磁性金属负载的阴离子框架吸波材料，包括锌模板合成多孔碳基材料，前驱体活化后，通过浸泡时的静电组装引入磁性金属离子，高温热处理后磁性金属离子原位取代锌离子，碳化后与不同比例石蜡混合压环进行吸波性能的测试。
[0033]下面结合具体实施例对本专利技术进行进一步说明。
[0034]实施例1
[0035]磁性金属负载的阴离子框架吸波材料的制备方法如图1所示，以钴离子为例，具体操作步骤如下：
[0036]步骤1，将24滴四甲基氢氧化铵、5
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甲基四氮唑、硝酸锌和对苯二甲酸(摩尔比为1:1:1)混合在60mLN，N
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.磁性金属负载的阴离子框架吸波材料的制备方法，其特征在于，具体操作步骤如下：步骤1，将四甲基氢氧化铵、5
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甲基四氮唑、硝酸锌和对苯二甲酸混合在N，N
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二甲基甲酰胺中，加入到反应釜中反应，将其冷却至室温，过滤，洗涤，干燥，获得白色前驱体粉末A；步骤2，将前驱体粉末A用乙腈和乙醇混合溶液通过索氏提取法活化，得到活化的前驱体粉末B；步骤3，将前驱体粉末B浸泡在乙酸钴的乙醇溶液中，搅拌，静置，超声分散，过滤得粉末C；步骤4，将粉末C置于管式炉中煅烧得到碳化粉末D，将碳化粉末D与不同比例的石蜡混合压环，用于后续性能测试。2.根据权利要求1所述的磁性金属负载的阴离子框架吸波材料的制备方法，其特征在于，步骤1中反应温度为100℃，反应时间为48h，采用N，N
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二甲基甲酰胺洗涤，干燥温度为60680℃。3.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：康祎璠，唐金璐，黄文欢，张亚男，曹丽慧，殷政，杨冬，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：