MOF-74/制造技术

本发明专利技术属于电磁波吸收材料技术领域，具体涉及

【技术实现步骤摘要】
MOF
‑
74/三聚氰胺海绵衍生复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于电磁波吸收材料
，具体涉及
MOF
‑
74/
三聚氰胺海绵衍生复合材料及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]随着
5G
技术和自动驾驶汽车等前沿电子技术的快速发展和应用，电磁波辐射对环境的危害越来越严重
。
复杂和无序的电磁波可以干扰通信信号
、
影响电子设备
、
损害人类健康，此外电磁波吸收在国防和军事中也有重要的应用
。
因此，吸波材料的研究至关重要，目前电磁波吸收材料正逐渐朝着匹配厚度薄
、
质量轻
、
宽有效吸收带宽和强反射损耗的方向发展
。
[0003]电磁波的损耗机理包括介电损耗
、
传导损耗和磁损耗，因此吸波材料可以分为传导损耗型
、
介电损耗型和磁损耗型吸波材料
。
传导损耗型吸波材料包括碳纳米管
、
碳纳米纤维
、
碳纳米线
、
石墨烯和聚碳酸酯，其具有优异的传导损耗能力和低密度，但其电磁波吸收性能较弱
。
介电损耗型吸波材料，如无机半导体和陶瓷，其具有优异的热稳定性和抗氧化性，但是它们的吸波能力低于碳基材料
。
磁损耗型吸波材料包括磁性金属或磁性金属氧化物，它们的磁损耗机制有助于调节材料的阻抗匹配，尤其是低频率，但其高的密度限制了磁损耗型吸波材料的应用
。
[0004]目前的研究表明将磁性材料与碳基材料复合可形成高性能的磁电复合损耗吸波材料，这也很大程度上提高了材料的电磁波损耗能力
。
近年来，介孔碳材料被广泛应用于电磁波吸收材料的研究和制备，但其单一的介电损耗机制使其在强损耗
、
宽频带吸波材料的研究方面具有局限性，北京科技大学曹文斌教授制备了蠕虫状
SiC
纳米线并用于电磁波吸收，其单一的介电损耗使其阻抗匹配性差
、
电磁波损耗能力弱，导致其电磁波吸收能力差，仅实现了
‑
35.2dB
的反射损耗以及
1.8GHz
的有效吸波带宽
。
然而将介孔碳材料与磁性金属材料复合，为材料引入磁损耗机制，可以很大程度上调节阻抗匹配
、
增强对电磁波的损耗能力，然而现有技术中介孔碳材料与磁性金属的复合材料只有在较高的匹配厚度下才能够实现较高的反射损耗和较宽的有效吸收带宽，使得在使用过程中无法达到轻质与高性能并存，限制吸波材料的应用
。
[0005]基于上述技术缺陷，本专利技术设计了一种新型高效的
MOF
衍生的金属掺杂多孔碳吸波材料，为研发高性能轻质的电磁波吸收材料提供一种新的策略
。

技术实现思路

[0006]针对上述存在的技术不足，本专利技术提供了
MOF
‑
74/
三聚氰胺海绵衍生复合材料及其制备方法和应用，本专利技术针对电磁波吸收领域面临的难题，制备了
MOF
‑
74/
三聚氰胺海绵衍生复合材料，利用
MOF
‑
74
的组分可调性与微结构可调特性调节复合材料的介电常数和阻抗匹配，热解后三聚氰胺海绵特殊的结构及其表面生长的
Co、CoNi、FeCoNi
磁性粒子对电磁波产生了多重损耗，使得吸波材料在较低的匹配厚度下实现了较高的反射损耗和较宽的有
效吸收带宽
。
[0007]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0008]MOF
‑
74/
三聚氰胺海绵衍生复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0009](1)MOF
‑
74/
三聚氰胺海绵前驱体的制备：
[0010]将三聚氰胺棉
、
金属盐和
2,5
‑
二羟基对苯二甲酸分散于溶剂中，得到混合溶液，将混合溶液倒入至铺设有三聚氰胺海绵的反应釜中并进行水热反应，然后在真空干燥箱中干燥至溶剂全部挥发，得到
MOF
‑
74/
三聚氰胺海绵前驱体；
[0011](2)MOF
‑
74/
三聚氰胺海绵衍生复合材料的制备：
[0012]将步骤
(1)
的
MOF
‑
74/
三聚氰胺海绵前驱体于惰性气氛下进行碳化，得到
MOF
‑
74/
三聚氰胺海绵衍生复合材料
。
[0013]优选的，所述步骤
(1)
中金属盐选自钴盐
、
镍盐
、
铁盐中的一种或几种
。
[0014]优选的，所述钴盐选自六水合硝酸钴或六水合氯化钴，所述镍盐选自六水合硝酸镍或六水合氯化镍，所述铁盐选自九水合硝酸铁或六水合三氯化铁
。
[0015]优选的，所述步骤
(1)
中三聚氰胺棉
、
金属盐和
2,5
‑
二羟基对苯二甲酸的物质的量之比为4：1：
0.8
‑
1。
[0016]优选的，所述步骤
(1)
中的溶剂由体积比为
15
‑
17
：1：1的
N,N'
‑
二甲基甲酰胺
、
去离子水和无水乙醇组成
。
[0017]优选的，所述步骤
(1)
中水热反应的条件为：于
130
‑
140℃
下水热反应
24
‑
26h。
[0018]优选的，所述步骤
(2)
中碳化的方法为：设置升温速率3‑
5℃/min
，并在
750
‑
850℃
保温2‑
2.5h。
[0019]本专利技术还保护了利用上述制备方法制得的
MOF
‑
74/
三聚氰胺海绵衍生复合材料，所述
MOF
‑
74/
三聚氰胺海绵衍生复合材料具有多孔结构和磁性组分，并具有有助于损耗电磁波的电磁协调效应
。
[0020]本专利技术还保护了
MOF
‑
74/
三聚氰胺海绵衍生复合材料在制备电磁波吸收材料中的应用，所述应用的方法为：将
MOF
‑
74/
三聚氰胺海绵衍生复合材料与聚合物基体混合制备电磁波吸收涂层；
[0021]其中，所述聚合物基体包括聚氨酯
、
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.MOF
‑
74/
三聚氰胺海绵衍生复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)MOF
‑
74/
三聚氰胺海绵前驱体的制备：将三聚氰胺棉
、
金属盐和
2,5
‑
二羟基对苯二甲酸分散于溶剂中，得到混合溶液，将混合溶液倒入至铺设有三聚氰胺海绵的反应釜中并进行水热反应，然后干燥至溶剂全部挥发，得到
MOF
‑
74/
三聚氰胺海绵前驱体；
(2)MOF
‑
74/
三聚氰胺海绵衍生复合材料的制备：将步骤
(1)
的
MOF
‑
74/
三聚氰胺海绵前驱体于惰性气氛下进行碳化，得到
MOF
‑
74/
三聚氰胺海绵衍生复合材料
。2.
根据权利要求1所述的
MOF
‑
74/
三聚氰胺海绵衍生复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤
(1)
中金属盐选自钴盐
、
镍盐
、
铁盐中的一种或几种
。3.
根据权利要求2所述的
MOF
‑
74/
三聚氰胺海绵衍生复合材料的制备方法，其特征在于，所述钴盐选自六水合硝酸钴或六水合氯化钴，所述镍盐选自六水合硝酸镍或六水合氯化镍，所述铁盐选自九水合硝酸铁或六水合三氯化铁
。4.
根据权利要求1所述的
MOF
‑
74/
三聚氰胺海绵衍生复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤
(1)
中三聚氰胺棉
、
金属盐和
2,5
‑
二羟基对苯二甲酸的物质的量之比为4：1：
0.8
‑
1。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：梁瑾，王炯辉，李宗乘，孔杰，王斌，韦智恒，
申请(专利权)人：五矿勘查开发有限公司，
类型：发明
国别省市：