MOFs衍生的中空磷化镍基碳纳米复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种MOFs衍生的中空磷化镍基碳纳米复合材料及其制备方法，涉及电磁微波吸收领域，中空磷化镍基碳纳米复合材料主要以镍基材料为金属源，以MOFs为金属

【技术实现步骤摘要】
MOFs衍生的中空磷化镍基碳纳米复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电磁微波吸收材料的
，具体涉及一种MOFs衍生的中空磷化镍基碳纳米复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着通讯科技和电子技术的快速发展，电磁波作为信息传递的载体已经渗透到生活的方方面面，虽然给人们的生活带来极大的便利，但也带来了严峻的电磁污染。此外，隐身技术可以有效提升武器装备的生存能力和战斗力，隐身技术已经成为军事强国的研究热点之一。因此，开发高效的电磁波吸收材料迫在眉睫。金属有机骨架(MOFs)由于其多孔结构、微观结构可调而备受关注，已经广泛应用于催化、杀菌、电池等领域。
[0003]高性能电磁微波吸收材料在很大程度上取决于材料的阻抗匹配特性和电磁波衰减能力，并且它们与材料的尺寸、微观结构、成分密切相关。当然，除了材料固有的阻抗匹配特性以及衰减特性，材料的微观形貌也是影响吸波性能的因素。为了提高电磁微波吸收性能，合理设计具有特殊微观结构的吸波材料也是一个常用的方法。此外，研究人员在设计和调控具有特殊结构的材料方面取得了大量成果，如多孔结构、多级结构、核壳结构和中空结构等，特别是具有较大内部空隙、低密度的中空结构引起了研究人员的广泛关注。中空结构不仅可以降低材料的密度，达成轻量化标准，而且可以调节电磁参数来促进阻抗匹配，并且这种内部空隙也有利于电磁波在中空结构内部多次反射和散射。Huang等人以ZIF
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8为模板，用溶剂热的方法在ZIF
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8表面生长了中空的HZIF
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CoMo，在900℃下退火下ZIF
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8快速热解形成中空结构，而表面的HZIF
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CoMo转化成Co/MoC2@HNCP。中空结构大大增强了阻抗匹配和多重散射，Co和MoC2纳米颗粒均匀分布在碳壳中，提供了丰富的多异质界。因此，CoMo@HNCP最小反射损耗为
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44.8dB，有效带宽为6.56GHz。Su等人用ZIF
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67为模板经水热反应制备了ZIF
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67@MoSe2复合材料，经高温退火后得到了中空的Co/C@MoSe2复合材料。实验结果证明了所设计的中空结构有利于优化电磁参数，提高电磁波吸收性能，最小反射损耗为
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42dB，有效带宽为5.1GHz，满足优良吸波材料设计要求。虽然中空结构能够显著提升材料电磁微波吸收性能，但仍然需要探索有说服力的电磁波衰减机制。
[0004]研究人员从金属半导体异质界面的角度来解释电磁微波损耗机制，根据半导体类型和功函数大小的差异，将金属半导体异质界面分为欧姆接触和肖特基接触。欧姆接触会在半导体表面形成很薄的超导层，有利于传导损耗的提升。而肖特基接触由于肖特基势垒的存在会导致较大的界面电阻，有助于界面处电荷的积累，在交变电场中，界面处的正负电荷被迫重新排布，形成局部偶极电场，通过极化将电磁能转化为热能。Qiu等人通过刻蚀和热解工艺设计了丰富的Co@C@MnO异质界面，通过调节Co含量增强了界面极化损耗，复合材料表现出
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64.4dB的最小反射损耗。Xu等人用MnO3纳米棒为模板，在其表面生长了一系列FeOOH纳米阵列，然后通过一种聚合
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刻蚀策略在刻蚀MnO3的同时，在FeOOH表面包覆了一层PDA，经退火得到了中空的Fe/Fe3O4/C纳米复合材料。这种独特的结构由丰富的异质界面组成，可引起强烈的界面极化损耗。由于多级中空结构、丰富的电磁异质界面、高色散磁性颗
粒，制备的Fe/Fe3O4@C表现出优异的电磁波吸收性能，最大反射损耗值为
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55.4dB，有效吸收带宽为4.2GHz。MOFs经高温退火会产生大量的金属和氮掺杂碳的异质界面，将MOFs衍生的复合物从金属半导体接触的角度去分析电磁微波损耗机制是一个值得研究的热点。

技术实现思路

[0005](一)解决的技术问题
[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种MOFs衍生的中空磷化镍基碳纳米复合材料及其制备方法，解决了目前电磁微波吸收性能较低的问题。
[0007](二)技术方案
[0008]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0009]本专利技术的第一个技术目的是公开一种MOFs衍生的中空磷化镍基碳纳米复合材料，主要以镍基材料为金属源，以MOFs为金属
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有机框架，合成Ni/CNs中间体，再对Ni/CNs中间体进行磷化处理制得中空Ni/Ni2P/CNs。
[0010]本专利技术的第二个技术目的是公开一种MOFs衍生的中空磷化镍基碳纳米复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：
[0011]S1、中空Ni/CNs的制备
[0012]以硝酸镍为金属源，以均苯三酸为有机配体，DMF和水为溶剂，以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为稳定剂反应生成中空Ni
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MOF前驱体，称取中空Ni
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MOF前驱体，在氮气气氛下，经高温退火后，制得中空Ni/CNs。
[0013]S2、中空Ni/Ni2P/CNs的制备
[0014]称取中空Ni/CNs于瓷舟中，放置在管式炉的下游，称取NaH2PO2·
H2O于瓷舟中，放置在管式炉的上游。在氮气流下经高温退火后，制得最终产品Ni/Ni2P/CNs。
[0015]优选地，S1与S2中高温退火具体操作为：由室温按2℃/min的速率升温至700～900℃，再保温2h后降至室温。
[0016]优选地，高温退火温度为800℃。
[0017]优选地，中空Ni
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MOF前驱体合成的具体方法为：硝酸镍、均苯三酸、聚乙烯吡咯烷酮在DMF与水的混合溶剂中搅拌30
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40min后，在140
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160℃下保持8
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16h，降温到室温后经离心得到绿色沉淀，即为中空Ni
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MOF前驱体。
[0018]优选地，DMF与水的体积比为(1～5)：1。
[0019]本专利技术的第三个技术目的是提供一种MOFs衍生的中空磷化镍基碳纳米复合材料或MOFs衍生的中空磷化镍基碳纳米复合材料制备方法的应用，可将上述复合材料或制备方法应用电磁微波吸收领域。
[0020](三)有益效果
[0021]本专利技术提供了一种MOFs衍生的中空磷化镍基碳纳米复合材料及其制备方法。与现有技术相比，具备以下有益效果：
[0022]本专利技术通过高温退火和磷化策略制备了中空的Ni/Ni2P/CNs复合材料。中空结构不仅可降低材料密度达成轻量化标准，而且有利于阻抗匹配特性的提升与衰减常数的增加，允许更多的电磁微波进入材料内部，并且可以通过多次反射和散射消耗电磁微波能量。高分散的金属镍纳米颗粒形成致密的磁耦合网络，磷化后产生的Ni2P不仅提升了材料的阻
抗匹配特性，而且提升了材料的电磁微波吸收性能。金属Ni与半导体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MOFs衍生的中空磷化镍基碳纳米复合材料，其特征在于，主要以镍基材料为金属源，以MOFs为金属
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有机框架，合成Ni/CNs中间体，再对Ni/CNs中间体进行磷化处理制得中空Ni/Ni2P/CNs。2.MOFs衍生的中空磷化镍基碳纳米复合材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1、中空Ni/CNs的制备称取中空Ni
‑
MOF前驱体，在氮气气氛下，经高温退火后，制得中空Ni/CNs。S2、中空Ni/Ni2P/CNs的制备称取中空Ni/CNs于瓷舟中，放置在管式炉的下游，称取NaH2PO2·
H2O于瓷舟中，放置在管式炉的上游。在氮气流下经高温退火后，制得最终产品Ni/Ni2P/CNs。3.如权利要求2所述的MOFs衍生的中空磷化镍基碳纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述S1与所述S2中高温退火具体操作为：由室温按2℃/min的速率升温至700～900℃，再保温2h后降至室温。4.如权利要求3所述的MOFs衍生的中空磷化镍基碳纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述高温退火温度优选为800℃。5.如权利要求2所述的MOFs衍生的中...

【专利技术属性】
技术研发人员：张惠，汪保军，吴昊，方志峰，刘何钦，李士阔，黄方志，
申请(专利权)人：安徽开林新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：