System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 聚吡咯纳米线贯穿ZIF-67衍生氮掺杂CoC复合材料及其制备方法和应用技术_技高网

聚吡咯纳米线贯穿ZIF-67衍生氮掺杂CoC复合材料及其制备方法和应用技术

技术编号:40453922 阅读:4 留言:0更新日期:2024-02-22 23:11
本发明专利技术涉及吸波材料技术领域,具体涉及聚吡咯纳米线贯穿ZIF‑67衍生氮掺杂CoC复合材料及其制备方法和应用。本发明专利技术首次通过使用Co<supgt;2+</supgt;配位的MOFs结构ZIF‑67,制备了聚吡咯纳米线贯穿ZIF‑67衍生氮掺杂Co/C复合材料,并将其用于电磁波吸收中。聚吡咯纳米线与ZIF‑67形成的多重异质界面,进一步强化界面极化、缺陷极化、偶极极化机制,实现多重损耗,并且复合材料存在的Co磁性粒子和氮掺杂碳纳米线能够引发磁损耗和传导损耗,也促进了电磁波的损耗。利用聚吡咯纳米线和结构多样的MOFs复合制备磁性过渡金属N掺杂碳复合材料,有望得到高效的吸波材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及吸波材料,具体涉及聚吡咯纳米线贯穿zif-67衍生氮掺杂coc复合材料及其制备方法和应用。


技术介绍

1、随着可穿戴电子设备与无线数据通信相关电磁技术的快速发展,电磁污染和辐射问题日益严重,因此有必要开发高性能的电磁波吸收器来解决上述问题。为了更好地满足实际应用,对低密度、薄厚度、宽有效吸收带宽和高效吸收的电磁波吸收体提出了更高的要求。

2、电磁波由快速振荡的电场和磁场组成,因此决定吸收材料电磁波耗散性能的关键因素是它们的介电或磁损耗能力,电磁波的损耗机理包括介电损耗、导电损耗和磁损耗;磁损耗吸波材料包括磁性合金、铁氧体、羰基铁及其掺杂体系等,电损耗吸波材料则分为电阻损耗吸波材料和介电损耗吸波材料两类,包括石墨烯、碳纳米管等碳基材料和导电聚合物等。目前,通常采用两种策略来提高电磁波吸收材料的性能,一种有效的方法是通过控制材料组成制备具有电介质和磁性组分的复合材料,另一种是通过合理设计其微观结构引入多重损耗机制以提高材料电磁波损耗能力;研究表明,结合以上两种策略,制备微观结构调控型磁电复合吸波材料,可实现复合材料的电磁参数可调、阻抗匹配可控、并增强不同组分之间的协同效应,以显著提高材料对电磁波的损耗能力。

3、拓宽材料电磁波有效吸收带宽,需要材料具有高的磁损耗能力,同时具有良好的介电响应特性,对宽频吸波材料吸波性能的优化研究主要侧重于材料复介电常数与复磁导率调控,通过对吸波材料成分以及微观形貌的调整,将吸波材料的电磁参数调整到合理的范围。南京航空航天大学崔益华教授团队以氯化钠模板,成功合成了三维coni/氮掺杂的多孔碳纳米片,独特的多孔结构使其拥有丰富的异质界面和较大的比表面积,在厚度为2.2mm时,有效带宽达到4.65ghz,最小反射损耗为-56.54db。厦门大学谢兆雄教授团队利用氧化镁微米棒作为牺牲模板,成功合成了空心棒状cofe/c复合材料,当厚度仅为1.65mm时,复合材料的有效带宽可以达到8.4ghz。这些研究证明经微观结构设计后的磁电复合材料能够有效提高微波损耗能力,并且拓宽吸波频带,然而精细地设计均匀的磁介电异质结构仍然是一个相当大的挑战。

4、金属-有机框架由于其化学结构可调、性质多样、比表面积大和孔分布均匀而引起了人们的极大关注。金属-有机框架(mofs)是一种具有周期性网络结构的结晶多孔材料,由无机金属中心(金属离子或金属簇)和有机配体通过自组装连接而成,由于可以使用大量的有机配体,mofs具有各种组成和结构;以mofs为前体,可以在惰性气氛中通过高温热解原位生成碳/金属基化合物,然而纯mof衍生的碳/金属基化合物损耗机制通常相对简单,微波吸收(ma)性能不佳。


技术实现思路

1、针对上述现有技术存在的不足,本专利技术提供了聚吡咯纳米线贯穿zif-67衍生氮掺杂coc复合材料及其制备方法和应用,本专利技术首次通过使用co2+配位的mofs结构zif-67,制备了聚吡咯纳米线贯穿zif-67衍生氮掺杂co/c复合材料,并将其用于电磁波吸收中。聚吡咯纳米线与zif-67形成的多重异质界面,进一步强化界面极化、缺陷极化、偶极极化机制,实现多重损耗,并且复合材料存在的co磁性粒子和氮掺杂碳纳米线能够引发磁损耗和传导损耗,也促进了电磁波的损耗;利用聚吡咯纳米线和结构多样的mofs复合制备磁性过渡金属n掺杂碳复合材料,得到了高效的吸波材料。

2、为实现上述目的,本专利技术的技术方案如下:

3、聚吡咯纳米线贯穿zif-67衍生氮掺杂coc复合材料的制备方法,包括以下步骤:

4、制备聚吡咯纳米线;聚吡咯纳米线的制备方法为现有技术;

5、制备聚吡咯纳米线/zif-67复合材料:

6、将聚吡咯纳米线采用阴离子型表面活性剂进行表面处理,得到电负性聚吡咯纳米线;

7、将电负性聚吡咯纳米线与钴源均匀混合于甲醇中,再与二甲基咪唑混合均匀,并在静电力的作用下,将co2+在电负性聚吡咯纳米线表面均匀分散,得到聚吡咯纳米线/zif-67复合材料;静电力的作用方法为:电负性聚吡咯纳米线具有电负性,使得溶液中的co2+在静电力作用下吸附在电负性聚吡咯纳米线表面,加入二甲基咪唑后,zif-67在电负性聚吡咯纳米线表面生长成核;

8、制备聚吡咯纳米线贯穿zif-67衍生氮掺杂coc复合材料:将聚吡咯纳米线/zif-67复合材料进行碳化处理,得到聚吡咯纳米线贯穿zif-67衍生氮掺杂coc复合材料。

9、优选的,所述聚吡咯纳米线按照如下步骤制备:

10、于0℃下,向十六烷基三甲基溴化铵溶液中加入预冷过的过硫酸铵溶液,混合均匀得到混合液,再向混合液中滴加吡咯并混合均匀,静置后,得到聚吡咯纳米线;

11、其中,十六烷基三甲基溴化铵、过硫酸铵、吡咯的摩尔比为1:2~3:2~5。

12、优选的,所述阴离子型表面活性剂选自十二烷基磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠。

13、优选的,所述表面处理的方法为:将阴离子型表面活性剂溶解在超纯水中,将聚吡咯纳米线超声分散于甲醇中,将二者混合得到混合分散液,对混合分散液进行2~3h的细胞破碎处理,经洗涤、干燥,得到电负性聚吡咯纳米线;

14、其中,阴离子型表面活性剂与聚吡咯纳米线的质量比为5:1~2。

15、优选的,所述钴源选自co(no3)2·6h2o或cocl2·6h2o;

16、钴源物质的量、聚吡咯纳米线质量、二甲基咪唑物质的量之比为0.0025~0.01mol:75mg:0.01~0.04mol。

17、优选的,所述碳化处理的条件为:在升温速率为1~5℃/min条件下升至800℃并保温2h,再设置降温速率5℃/min,并在降温至500℃后自然冷却至室温。

18、本专利技术还保护了上述制备方法制得的聚吡咯纳米线贯穿zif-67衍生氮掺杂coc复合材料。

19、本专利技术还保护了聚吡咯纳米线贯穿zif-67衍生氮掺杂coc复合材料在制备电磁波吸收材料中的应用。

20、优选的,所述应用方法为:将聚吡咯纳米线贯穿zif-67衍生氮掺杂coc复合材料与聚合物基体混合制备电磁波吸收涂层;

21、其中,所述聚合物基体包括聚氨酯、环氧树脂。

22、与现有技术相比,本专利技术的有益效果:

23、1、本专利技术针对电磁波吸收领域面临的难题,通过控制材料组成制备具有电介质和磁性组分的复合材料,同时通过合理设计微观结构引入多重损耗机制,以提高材料电磁波损耗能力,将纳米技术与金属有机框架材料相结合制备纳米磁性复合材料,使吸波材料能够在薄层、低填充量状态下实现宽带的强吸收,具体为:

24、本申请制备了聚吡咯纳米线贯穿zif-67衍生氮掺杂过渡金属co/c复合材料,在聚吡咯纳米线上原位生长zif-67,制备纳米线贯穿的zif-67的稳定结构,使得热解后的co/nc复合材料存在多重异质界面,强化多重损耗机制;在磁损耗能力与介电损耗能力充分协调的情况下本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.聚吡咯纳米线贯穿ZIF-67衍生氮掺杂CoC复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的聚吡咯纳米线贯穿ZIF-67衍生氮掺杂CoC复合材料的制备方法,其特征在于,所述聚吡咯纳米线按照如下步骤制备:

3.根据权利要求1所述的聚吡咯纳米线贯穿ZIF-67衍生氮掺杂CoC复合材料的制备方法,其特征在于,所述阴离子型表面活性剂选自十二烷基磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠。

4.根据权利要求1所述的聚吡咯纳米线贯穿ZIF-67衍生氮掺杂CoC复合材料的制备方法,其特征在于,所述表面处理的方法为:将阴离子型表面活性剂溶解在超纯水中,将聚吡咯纳米线超声分散于甲醇中,将二者混合得到混合分散液,对混合分散液进行2~3h的细胞破碎处理,经洗涤、干燥,得到电负性聚吡咯纳米线;

5.根据权利要求1所述的聚吡咯纳米线贯穿ZIF-67衍生氮掺杂CoC复合材料的制备方法,其特征在于,所述钴源选自Co(NO3)2·6H2O或CoCl2·6H2O;

6.根据权利要求1所述的聚吡咯纳米线贯穿ZIF-67衍生氮掺杂CoC复合材料的制备方法,其特征在于,所述碳化处理的条件为:在升温速率为1~5℃/min条件下升至700-900℃并保温2h,再设置降温速率5℃/min,并在降温至500℃后自然冷却至室温。

7.一种权利要求1-6任一项所述制备方法制得的聚吡咯纳米线贯穿ZIF-67衍生氮掺杂CoC复合材料。

8.一种权利要求7所述的聚吡咯纳米线贯穿ZIF-67衍生氮掺杂CoC复合材料在制备电磁波吸收材料中的应用。

9.一种权利要求8所述的聚吡咯纳米线贯穿ZIF-67衍生氮掺杂CoC复合材料在制备电磁波吸收材料中的应用,其特征在于,所述应用方法为:将聚吡咯纳米线贯穿ZIF-67衍生氮掺杂CoC复合材料与聚合物基体混合制备电磁波吸收涂层;

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【技术特征摘要】

1.聚吡咯纳米线贯穿zif-67衍生氮掺杂coc复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的聚吡咯纳米线贯穿zif-67衍生氮掺杂coc复合材料的制备方法,其特征在于,所述聚吡咯纳米线按照如下步骤制备:

3.根据权利要求1所述的聚吡咯纳米线贯穿zif-67衍生氮掺杂coc复合材料的制备方法,其特征在于,所述阴离子型表面活性剂选自十二烷基磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠。

4.根据权利要求1所述的聚吡咯纳米线贯穿zif-67衍生氮掺杂coc复合材料的制备方法,其特征在于,所述表面处理的方法为:将阴离子型表面活性剂溶解在超纯水中,将聚吡咯纳米线超声分散于甲醇中,将二者混合得到混合分散液,对混合分散液进行2~3h的细胞破碎处理,经洗涤、干燥,得到电负性聚吡咯纳米线;

5.根据权利要求1所述的聚吡咯纳米线贯穿zif-67衍生氮掺杂coc复合材料的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员:梁瑾孔杰刘慧敏
申请(专利权)人:西北工业大学
类型:发明
国别省市:

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