一种中空碳负载金属镍颗粒及制备方法和微波吸收的应用技术

本发明专利技术提供一种MOF衍生的中空碳负载金属纳米镍颗粒复合材料及其制备方法和应用，涉及纳米复合材料电磁微波吸收领域。本发明专利技术通过室温生长的方法合成ZIF

【技术实现步骤摘要】
一种中空碳负载金属镍颗粒及制备方法和微波吸收的应用


[0001]本专利技术涉及纳米复合材料电磁微波吸收领域，具体涉及一种MOF衍生的中空碳负载金属纳米镍颗粒复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着5G时代的到来，电子设备和高端设备迎来了高速发展，电磁通信设备随处可见，造成了电子设备之间相互影响而不能正常使用。并且产生环境污染以及对人体造成伤害。因此，发展轻质、稳定、高性能的电磁微波吸收材料引起了科研人员的广泛关注。
[0003]电磁微波吸收材料在日常电磁污染防护和提高军队武器的隐身性上都有很大的需求。电磁微波吸收材料将电磁波转化为热能或者其他形式的能量，根据电磁波损耗机理，吸波材料一般分为两类：介电损耗和磁损耗。介电损耗主要通过传导损耗、电子极化或界面极化来损耗电磁波，常见的介电材料包括碳材料以及陶瓷材料。磁损耗一般通过铁磁共振和涡流损耗转化电磁能量，例如铁氧体和磁性金属/氧化物。良好的电磁微波吸波材料要求同时具有质量轻、厚度薄、吸收频带宽、损耗能力强的特性。然而单一的材料很难满足上诉所有要求以及优异的阻抗匹配，因此，将特性互补材料构建电磁微波吸收复合材料已成为目前研究热点。

技术实现思路

[0004]（一）解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种MOF衍生的中空碳负载金属纳米镍颗粒复合材料及其制备方法和应用，解决了目前电磁微波吸收材料吸收性能低和吸收带宽窄的技术问题。
[0005]（二）技术方案为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种MOF衍生的中空碳负载金属纳米镍颗粒复合材料，其特征在于，所述MOF衍生的中空碳负载金属纳米镍颗粒复合材料为Ni/CNs，包括：金属有机骨架ZIF
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8衍生的中空碳纳米笼，所诉金属纳米镍颗粒负载在碳纳米笼表面，形成异质结构。
[0006]优选的，所述中空碳纳米笼的尺寸在200
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800 nm。
[0007]优选的，所述金属纳米镍颗粒均匀的分布在中空碳纳米笼表面。
[0008]一种MOF衍生的中空碳负载金属纳米镍颗粒复合材料的制备方法，包括：S1、将Zn(CH3COO)2•
2H2O、二甲基咪唑分别溶解于甲醇溶液，形成金属离子和配体溶液，将金属离子溶液缓慢倒入配体溶液形成混合溶液，搅拌至出现浑浊后恒温水浴。离心洗涤数次收集所得白色沉淀ZIF
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8，将处理好的ZIF
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8粉体分散在乙醇溶液中待用；S2、将步骤S1中制备的ZIF
‑
8加入单宁酸溶液中，搅拌后离心得到淡黄色沉淀，用乙醇和去离子水交替清洗数次，冷冻干燥后得到淡黄色H
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ZIF
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8粉体；
S3、将步骤S2中制备的H
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ZIF
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8粉体在去离子水中分散均匀，加入尿素、六水硝酸镍，搅拌后冷冻干燥得到Ni/H
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ZIF
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8粉体；S4、将步骤S3中制备的Ni/H
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ZIF
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8在氮气的保护下进行高温退火，待温度冷却至室温得到MOF衍生的中空碳负载金属纳米镍颗粒复合材料Ni/CNs。
[0009]优选的，所述步骤S1中乙酸锌溶液由将0.5~2 g乙酸锌加入100~500 mL的甲醇制备得到。
[0010]优选的，所述步骤S1中二甲基咪唑溶液由将2~5 g 二甲基咪唑加入100~500 mL的甲醇制备得到。
[0011]优选的，所述步骤S1恒温水浴中反应温度为10~50℃，反应时间是12~36 h。
[0012]优选的，所述步骤S2中单宁酸溶液由将0.5~2 g单宁酸加入100~500 mL纯水制备得到。
[0013]优选的，所述步骤S2中加入单宁酸溶液中ZIF
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8的质量为50~300 mg。
[0014]优选的，所述步骤S3中H
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ZIF
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8溶液是由50~300 mg H
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ZIF
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8加入10~40 mL纯水制备得到的；和/或所述步骤S3中加入的六水硝酸镍的质量是25~200 mg，加入的尿素的质量为50~200 mg。
[0015]优选的，所述步骤S4中热解温度为500~1000℃, 反应时间为2~4 h，升温速率和降温速率为1~3℃/min。
[0016]一种电磁微波吸收的应用，其特征在于，将如权利要求1~3任一项所述MOF衍生的中空碳负载金属纳米镍颗粒复合材料或如权利要求4~8任一项所述制备方法制备得到的MOF衍生的中空碳负载金属纳米镍颗粒复合材料应用于电磁微波吸收领域。
[0017]（三）有益效果本专利技术提供了一种MOF衍生的中空碳负载金属纳米镍颗粒复合材料及其制备方法和应用。与现有技术相比，具备以下有益效果：本专利技术提供一种MOF衍生的中空碳负载金属纳米镍颗粒复合材料及其制备方法和应用，涉及纳米复合材料电磁微波吸收领域。本专利技术通过室温溶液相生长的方法合成了均匀的ZIF
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8多面体，随后在单宁酸的协同保护策略下，刻蚀得到了中空的H
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ZIF
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8纳米结构。然后将得到的H
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ZIF
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8分散在去离子水溶液中，以六水硝酸镍作为金属源，使得金属离子附着在H
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ZIF
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8表面，尿素作为碳源和氮源。冷冻干燥后经过高温退火得到中空碳负载金属纳米镍颗粒复合材料Ni/CNs。在低填料含量下，构建了更加优化的导电网络，并且中空碳负载金属纳米镍颗粒复合材料提供了大量的异质界面，增强了界面极化，从而使得更多的电磁波被损耗；中空的纳米笼具有大量的微孔结构，优化复合材料的阻抗匹配，使得更多的电磁波进入中空结构内部，并且在中空结构内部经过多次反射和散射而逐渐损耗。因此，所制备的复合材料具有更高的电磁微波吸收性能和宽的有效吸收带宽。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以
根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为本专利技术实施例提供的一种ZIF
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8（a）、H
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ZIF
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8（b）和Ni/CNs（c）的扫描电镜图；图2 为本专利技术实施例提供的一种MOF衍生的中空碳负载金属纳米镍颗粒复合材料Ni/CNs的TEM图；图3为本专利技术实施例提供的一种MOF衍生的中空碳负载金属纳米镍颗粒复合材料的制备方法的流程示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种MOF衍生的中空碳负载金属纳米镍颗粒复合材料在不同温度下的性能图；(对应于实施例1、2)图5为本专利技术实施例提供的一种MOF衍生的中空碳负载金属纳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MOF衍生的中空碳负载金属纳米镍颗粒复合材料，其特征在于，所述MOF衍生的中空碳负载金属纳米镍颗粒复合材料为Ni/CNs，包括：金属有机骨架ZIF
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8衍生的中空碳纳米笼，所述金属纳米镍颗粒附着在碳纳米笼表面，形成大量的异质界面。2.如权利要求1所述的MOF衍生的中空碳负载金属纳米镍颗粒复合材料，其特征在于，所述中空碳纳米笼的尺寸在200
‑
800 nm。3.如权利要求1所述的MOF衍生的中空碳负载金属纳米镍颗粒复合材料，其特征在于，所述金属纳米镍颗粒均匀分布在碳纳米笼表面。4.一种MOF衍生的中空碳负载金属纳米镍颗粒复合材料的制备方法，其特征在于，包括：S1、将Zn(CH3COO)2•
2H2O、二甲基咪唑分别溶解于甲醇溶液，形成金属离子和配体溶液，将金属离子溶液缓慢倒入配体溶液形成混合溶液，搅拌至出现浑浊后恒温水浴；离心洗涤数次收集所得白色沉淀ZIF
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8，将处理好的ZIF
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8粉体分散在乙醇溶液中待用；S2、将步骤S1中制备的ZIF
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8加入单宁酸溶液中，搅拌后离心得到淡黄色沉淀，用乙醇和去离子水交替清洗数次，冷冻干燥后得到淡黄色H
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ZIF
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8粉体；S3 、将步骤S2中制备的H
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ZIF
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8粉体在去离子水中分散均匀，加入尿素、六水硝酸镍，搅拌后冷冻干燥得到Ni/H
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ZIF
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8粉体；S4、将步骤S3中制备的Ni/H
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【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：安徽璜峪电磁技术有限公司，
类型：发明
国别省市：