导电聚合物包覆花状钴镍氧化物复合吸波材料、制备方法及其应用技术

本发明专利技术提供一种导电聚合物包覆花状钴镍氧化物复合吸波材料、制备方法及其应用，属于复合材料技术领域。所述制备方法包括：首先通过水热反应和煅烧自组装为结构稳定的花状钴镍氧化物前驱体，再通过加入氧化剂，使得单体自由基沿纳米片“花瓣”表面原位聚合，实现导电聚合物在前驱体表面的均匀包覆。本发明专利技术制备方法简单，条件温和，且产物形貌易于控制，制备的导电聚合物包覆花状钴镍氧化物复合吸波材料具有优异的吸波性能。具有优异的吸波性能。具有优异的吸波性能。

【技术实现步骤摘要】
导电聚合物包覆花状钴镍氧化物复合吸波材料、制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于复合材料
，涉及一种导电聚合物包覆花状钴镍氧化物复合吸波材料、制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]目前，第五代(5G)移动通信技术的飞速发展带来了日益严重的电磁污染问题，同时，雷达等跟踪侦查手段的提升使得隐身技术对国防领域的贡献日益凸显。因此有必要探索“厚度薄、重量轻、吸收强、带频宽”的高性能微波吸收材料。碳基材料、磁性颗粒、导电聚合物等具有微/纳米结构的材料由于其独特的性质，具有作为微波吸收材料的潜力，然而单一组分结构的吸波材料缺乏协同效应和多重损耗机制，存在密度大、吸收能力较低或吸收频率带宽较窄等问题，无法达到理想的电磁波吸收材料的标准。
[0003]为了解决上述问题，相关科研人员通过材料复合和结构改性等手段探索和开发新型的电磁波吸收材料。Wang,Chenxi,et al.【3D flower
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like Co
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based oxide composites,2021.205】制备了花状的钴基氧化物吸波材料，Qian Su，et al.【Polypyrrole coated 3D flower MoS2composites,2021.888】用聚吡咯对MoS2粒子进行包覆，这些结构的吸波材料其吸收能力相较于单组分吸波材料均有提升，但是仍存在聚吡咯包覆不均、有效吸收带宽窄等问题。
[0004]为了解决现阶段导电聚合物包覆厚度不均以及花状钴镍氧化物有效吸收带宽小的问题，本专利技术采用水热煅烧以及原位聚合的方法，设计合成了一种导电聚合物包覆花状钴镍氧化物的复合材料，其纳米花状结构的层次化结构可以为电磁波吸收提供更多的活性位点，从而增加电磁波的传播路径；另一方面，其多孔结构有利于降低吸波器的重量。当材料外部均匀包覆一层导电聚合物后，由于导电聚合物本身具有较好的导电性，并且磁性金属氧化物可以作为磁损耗材料，两者的协同效应可以更好的调节材料的阻抗匹配和衰减特性，有效提高电磁波吸收性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对目前导电聚合物包覆厚度不均以及花状钴镍氧化物有效吸收带宽小的问题，提供了一种导电聚合物包覆花状钴镍氧化物复合吸波材料、制备方法及其应用。其多层异质的纳米花状结构不仅能显著增强界面极化弛豫和传导损耗，而且阻抗匹配特性好，具有吸收频率范围宽、吸收效率高的优点，本专利技术为镍钴基多层结构的超宽带轻量化电磁波吸收提供了一种新的方法，符合吸波材料的发展方向。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种导电聚合物包覆花状钴镍氧化物复合吸波材料的制备方法，包括如下步骤：
[0008]第一步，室温条件下，将金属钴盐和金属镍盐溶解于水和乙醇的混合溶剂中，加入聚乙烯吡咯烷酮配置成反应溶液。将反应溶液移入水热反应釜内反应，反应温度为160～
200℃，反应时间为12～20h；自然冷却至室温，产物经醇洗、离心分离、烘干，得到花状钴镍氢氧化物前驱体。该步骤中，含有钴离子和镍离子的溶液在高温高压的水热条件下发生离子置换，生成硝酸钴镍。随着反应的进行，硝酸钴镍溶液中的钴离子和镍离子逐渐聚集，自组装成花状的钴镍氢氧化物沉淀。
[0009]第二步，将第一步得到的钴镍氢氧化物前驱体放置于管式炉中，在气体保护条件下进行高温煅烧，煅烧温度为350～500℃，煅烧时间为1～4h，得到花状钴镍氧化物。该步骤中，首先经历水分和有机物质的脱除、羟基和碳酸根的分解等过程，接着钴镍氢氧化物前驱体中的金属氢氧化物在高温下会发生相变，转变为金属氧化物。
[0010]第三步，在室温条件下，将第二步得到的花状钴镍氧化物分散于水中，加入掺杂剂和单体，超声处理后在冰水浴中混合均匀；加入氧化剂进行氧化聚合，反应持续6
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12h后，进行抽滤、水洗、醇洗、烘干，得到导电聚合物包覆花状钴镍氧化物复合材料。该步骤中，单体充分分散在含有钴镍氧化物的溶液中。单体在存在氧化剂的条件下原位聚合，在表面逐渐生成导电聚合物。
[0011]进一步的，第一步所述的金属钴盐为硝酸钴、乙酰丙酮钴、氯化钴、乙酸钴的一种或多种；所述的金属镍盐为硝酸镍、乙酰丙酮镍、氯化镍、乙酸镍的一种或多种。
[0012]进一步的，第一步所述的混合溶剂中水和乙醇的体积比为1:1～1:2；所述反应溶液中，金属钴盐和金属镍盐的浓度为0.01～0.02mol/L，摩尔比为1:0.5～1:2，聚乙烯吡咯烷酮的浓度为3～4g/L。
[0013]进一步的，第二步所述的气体为氩气。
[0014]进一步的，第三步所述的掺杂剂为十二烷基苯磺酸钠、2
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萘磺酸钠、对甲苯磺酸钠、苯磺酸钠中的一种；所述的单体为苯胺和吡咯中的一种；所述的氧化剂为三氯化铁和过硫酸铵中的一种。
[0015]进一步的，第三步所述的掺杂剂与单体的摩尔比为1:5～1:10；所述的单体与氧化剂的摩尔比为1:2.1～1:2.4；所述的花状钴镍氧化物与单体的质量比为1:1～1:4。
[0016]一种导电聚合物包覆花状钴镍氧化物复合吸波材料，采用上述制备方法制得。
[0017]一种导电聚合物包覆花状钴镍氧化物复合吸波材料的应用，可用作电磁波吸收材料。
[0018]本专利技术的创新点为：采用水热煅烧以及原位聚合的方法，设计合成了一种导电聚合物包覆花状钴镍氧化物的复合材料，解决了现阶段导电聚合物包覆厚度不均以及花状钴镍氧化物有效吸收带宽小的问题，有效提高电磁波吸收性能。
[0019]专利技术的有益效果为：
[0020](1)本专利技术的花状钴镍氢氧化物前驱体具有较好的分散性，并且煅烧之后形貌不会变化，导电聚合物包覆后保持较好的形貌，具有较为优异的稳定性。
[0021](2)本专利技术产量大、重复率高、产率高，并且方法简单，便于操作，不需特殊前处理。
[0022](3)通过调节钴镍元素及其与导电聚合物的比例，可以使包覆层厚度均匀、可控，从而实现很好的阻抗匹配和较大的介电损耗和磁损耗，获得优异的电磁波吸收性能。
附图说明
[0023]图1为实施例1的氧化物前驱体的扫描电镜图：NiCo2O4/Co3O4。
[0024]图2为实施例1的复合材料的扫描电镜图：PPy@NiCo2O4/Co3O4。
[0025]图3为实施例2的复合材料的的扫描电镜图。
[0026]图4为实施例3的复合材料的的扫描电镜图。
[0027]图5为实施例4的复合材料的的扫描电镜图。
[0028]图6为实施例1的PPy@NiCo2O4/Co3O4的X射线衍射谱。
[0029]图7为实施例1的PPy@NiCo2O4/Co3O4的反射损耗曲线。
[0030]图8为具体实施例1
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4所制备的导电聚合物包覆钴镍氧化物复合材料的反射损耗曲线。
具体实施方式
[0031]下面将结合附图和实施例对本专利技术进行具体说明，但本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导电聚合物包覆花状钴镍氧化物复合吸波材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步，室温条件下，将金属钴盐和金属镍盐溶解于水和乙醇的混合溶剂中，加入聚乙烯吡咯烷酮配置成反应溶液；将反应溶液移入水热反应釜内反应，反应温度为160～200℃，反应时间为12～20h；自然冷却至室温，产物经醇洗、离心分离、烘干，得到花状钴镍氢氧化物前驱体；第二步，将第一步得到的钴镍氢氧化物前驱体放置于管式炉中，在气体保护条件下进行高温煅烧，煅烧温度为350～500℃，煅烧时间为1～4h，得到花状钴镍氧化物；第三步，在室温条件下，将第二步得到的花状钴镍氧化物分散于水中，加入掺杂剂和单体，超声处理后在冰水浴中混合均匀；加入氧化剂进行氧化聚合，反应持续6
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12h后，得到导电聚合物包覆花状钴镍氧化物复合材料。2.根据权利要求1所述的一种导电聚合物包覆花状钴镍氧化物复合吸波材料的制备方法，其特征在于，第一步所述的金属钴盐为硝酸钴、乙酰丙酮钴、氯化钴、乙酸钴的一种或多种；所述的金属镍盐为硝酸镍、乙酰丙酮镍、氯化镍、乙酸镍的一种或多种。3.根据权利要求1所述的一种导电聚合物包覆花状钴镍氧化物复合吸波材料的制备方法，其特征在于，第一步所述的混合溶剂中水和乙醇的体积比为1:1～1:2。4.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈平，王瑞琪，平成永，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：