一种稀土MOF衍生的复合材料及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种稀土MOF衍生的复合材料及其应用，由以下制备方法制备而成：将铈盐和1,3,5

【技术实现步骤摘要】
一种稀土MOF衍生的复合材料及其应用


[0001]本专利技术属于电磁波吸收材料
，具体涉及一种稀土MOF衍生的复合材料及其应用。

技术介绍

[0002]这里的陈述仅提供与本专利技术相关的
技术介绍
，而不必然地构成现有技术。
[0003]随着电磁技术的发展，电子和无线设备广泛应用于军事和民用领域，由此产生的电磁波不仅影响电子设备的正常工作，而且会对环境造成污染，对人体健康造成一定危害。因此，研究电磁波波吸收材料，将不需要的电磁波转化为热能或其他类型的能量从而实现对电磁波的吸收，成为解决电磁污染的有效方式。近年来，金属有机骨架(MOF)衍生碳复合材料因其有机配体种类繁多、可调的化学成分和石墨化程度、多孔结构等特点，在电磁波吸收应用中受到越来越多的关注。作为一种典型的稀土氧化物，氧化铈(CeO2)具有化学稳定性好、制备方便、成本低、显著的介电损耗和氧空位效应引起的电荷极化弛豫等优点，是一种潜在的微波耗散材料。然而，低的微波衰减和高密度较大地限制了CeO2的实际应用。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种稀土MOF衍生的复合材料及其应用。该种复合材料同时具备强的反射损耗、薄厚度、宽频带以及轻量化特点，同时具有良好的阻抗匹配性能和较强的电磁波损耗能力，从而使其在电磁波吸收领域得到应用。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种稀土MOF衍生的复合材料，由以下制备方法制备而成：将铈盐和1,3,5
‑
苯三甲酸加入至乙醇水溶液中，铈盐、1,3,5
‑
苯三甲酸和乙醇水溶液的添加比例为0.2
‑
1:0.05
‑
0.5:40，g：g：mL，混合均匀，静置，得到Ce
‑
MOF前驱体；
[0007]乙醇水溶液中，乙醇的体积分数为25
‑
50％；
[0008]将Ce
‑
MOF前驱体在600
‑
800℃高温煅烧0.5
‑
4h，即得目标产物。
[0009]第二方面，本专利技术提供所述稀土MOF衍生的复合材料在作为吸波材料中的应用。
[0010]上述本专利技术的一种或多种实施例取得的有益效果如下：
[0011](1)本专利技术所制得的CeO2@C复合材料，一方面，CeO2@C复合材料具有的独特结构以及原有MOF骨架衍生的多孔结构可以优化材料的阻抗匹配，使电磁波顺利进入材料内部而不发生反射，而且可以使其发生多重散射，从而使材料对电磁波的损耗得到增强；另一方面，CeO2作为介电材料，其存在的氧空位效应引起的电荷极化弛豫能够对进入吸波剂的电磁波进行有效损耗，同时石墨碳对电磁波具有出色的电导损耗，多种损耗机制协调配合使吸波剂具有更好的损耗能力。
[0012](2)对比现有技术，本专利技术所制的Ce
‑
MOF产率高，制备过程简单且快速，克服了传统水热或溶剂热方法在制备MOF上周期长，无法实现大规模生产等缺点。经高温煅烧得到的CeO2@C复合材料中保留了原有MOF独特的“麦捆”结构和多孔特点。
[0013](3)将CeO2@C复合材料与粘结剂复合后得到吸波材料，在频率13.3GHz处对电磁波的反射损失达到
‑
50.1dB，匹配厚度为2.3mm，最佳有效吸收带宽达6.0GHz。CeO2@C复合材料具有一定的吸波性能，有广泛的应用价值。
[0014](4)本专利技术制备的材料吸波效果好，因此，有望在制备电磁波吸收材料中得到广泛的应用。
附图说明
[0015]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0016]图1为实施例1中所制备的Ce
‑
MOF及CeO2@C复合材料的XRD图；
[0017]图2为实施例1中所制备的Ce
‑
MOF前驱体的SEM图；
[0018]图3为实施例1中煅烧后得到的CeO2@C复合材料的SEM图。
[0019]图4中的a图为实施例1制备的CeO2@C复合材料复合气凝胶的介电常数图，b图为磁导率图，c图为介电损耗正切。
[0020]图5为实验例制备的CeO2@C复合材料吸收体的反射损耗图。
[0021]图6为对比例1所制备的材料的反射损耗图。
具体实施方式
[0022]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0023]第一方面，本专利技术提供一种稀土MOF衍生的复合材料，由以下制备方法制备而成：将铈盐和1,3,5
‑
苯三甲酸加入至乙醇水溶液中，铈盐、1,3,5
‑
苯三甲酸和乙醇水溶液的添加比例为0.2
‑
1:0.05
‑
0.5:40，g：g：mL，混合均匀，静置，得到Ce
‑
MOF前驱体；
[0024]乙醇水溶液中，乙醇的体积分数为25
‑
50％；
[0025]将Ce
‑
MOF前驱体在600
‑
800℃高温煅烧0.5
‑
4h，即得目标产物。
[0026]利用高温煅烧的制备方法得到了Ce
‑
MOF衍生的CeO2@C复合材料，该复合材料中含有Ce、C、O元素，其中，Ce元素和O元素以CeO2的形式存在，C元素主要石墨碳的形式存在，该CeO2@C复合材料中保留了原有煅烧前MOF的“麦捆”结构，且具有良好的多孔特点。
[0027]一方面，CeO2@C复合材料具有的独特结构以及原有MOF骨架衍生的多孔结构可以优化材料的阻抗匹配，使电磁波顺利进入材料内部而不发生反射，而且可以使其发生多重散射，从而使材料对电磁波的损耗得到增强；另一方面，CeO2作为介电材料，其存在的氧空位效应引起的电荷极化弛豫能够对进入吸波剂的电磁波进行有效损耗，同时石墨碳对电磁波具有出色的电导损耗，多种损耗机制协调配合使吸波剂具有更好的损耗能力。
[0028]对比现有技术，本专利技术所制的Ce
‑
MOF产率高，制备过程简单且快速，克服了传统水热或溶剂热方法在制备MOF上周期长，无法实现大规模生产等缺点。
[0029]所述静置为在室温下静置，室温一般指温度为20
‑
30℃左右。
[0030]中心Ce原子与六个来自水分子的氧原子和三个来自1,3,5
‑
苯三甲酸配体羧基的氧原子形成九配位。独特的配位方式使得两者能快速配位形成MOF。其它种类配体该条件下
不能反应形成MOF。
[0031]溶液极性的改变会导致不同的偶极...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种稀土MOF衍生的复合材料，其特征在于：由以下制备方法制备而成：将铈盐和1,3,5
‑
苯三甲酸加入至乙醇水溶液中，铈盐、1,3,5
‑
苯三甲酸和乙醇水溶液的添加比例为0.2
‑
1:0.05
‑
0.5:40，g：g：mL，混合均匀，静置，得到Ce
‑
MOF前驱体；乙醇水溶液中，乙醇的体积分数为25
‑
50％；将Ce
‑
MOF前驱体在600
‑
800℃高温煅烧0.5
‑
4h，即得目标产物。2.根据权利要求1所述的稀土MOF衍生的复合材料，其特征在于：所述铈盐为氯化铈。3.根据权利要求1所述的稀土MOF衍生的复合材料，其特征在于：乙醇水溶液中，乙醇的体积分数为25
‑
50％。4.根据权利要求1所述的稀土MOF衍生的复合材料，其特征在于：铈盐、1,3,5
...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾志辉，李路同，刘久荣，刘伟，吴莉莉，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：