[发明专利]有优异微波吸收和光催化亚甲基蓝性能的多孔Co3O4纳米材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有优异微波吸收性能和光催化性能的多孔Co₃O₄纳米管和纳米片及其制备方法，属于电磁波吸收材料制备领域和光催化材料制备领域。

背景技术

随着微波通讯技术、电子工业、雷达、信息技术的飞速发展，以及众多电器的广泛应用给人们带来的一系列电磁污染，长期过量的电磁波辐射对人的免疫、神经、造血、生殖等系统造成危害，电磁波辐射也已经被世界卫生组织列为继水源、大气、噪声之后的第四大环境污染源，成为危害人类健康的又一隐形“杀手”。因为电磁污染问题引起了人们的广泛关注。解决电磁污染问题可以从介电常数/磁导率，电磁阻抗匹配以及微观结构方面进行研究，其中一种有效的方法是通过介电损耗和(或)磁损耗从而设计出一种新型的具有较强的微波吸收能力的微波吸收剂。良好的吸波性能具体体现在重量轻，厚度薄，宽广的频率宽度，吸附力强。众所周知，纳米材料的物理和化学性能主要取决于其组成、晶粒大小、微观结构等，因此可以通过优化设计调节材料的介电参数和磁导率从而制备出具有最佳形貌和组分并且具有优异吸波性能的吸波材料。

多孔材料凭借其密度低，表面积大，吸收能力强等特点被认为是一种非常有前景的吸波材料，因此，要制备出一种具有重量轻，微波吸收能力强，厚度薄和吸收频带宽等特性的新型多孔材料是非常有意义和迫切的。

四氧化三钴作为一种重要的半导体具有优异的的光学，电学和其它物理化学方面的性能，已经被广泛应用于锂离子电池，非均相催化剂，气体传感器等。据我们所知，四氧化三钴多孔纳米材料在微波吸收性能的研究很少。

发明内容

发明目的

本发明提供一种有优异微波吸收和光催化亚甲基蓝性能的多孔Co₃O₄纳米材料，其目的是解决以往所存在的问题。

技术方案

一种有优异微波吸收和光催化亚甲基蓝性能的多孔Co₃O₄纳米材料，其特征在于：该材料由1.0～2.0份的硝酸钴、0.5～1.5份的草酸和0.33—0.99份的氢氧化锂制备而成。

如上所述的有优异微波吸收和光催化亚甲基蓝性能的多孔Co₃O₄纳米材料的制备方法，其特征在于：该多孔Co₃O₄纳米管和纳米片的制备采用简单的水热合成法和随后的退火工艺，具体为将1.0～2.0份的硝酸钴,0.5～1.5份的草酸和0.33—0.99份的氢氧化锂溶于8～15ml的水中，磁力搅拌半个小时后置于15-50ml容量的聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，将反应釜密封并保持在温度区间为120-180℃下进行24-72小时，然后自然冷却至室温，将前躯体滤出，先使用工业酒精或者无水乙醇洗涤，滤掉酒精溶剂，然后再使用蒸馏水洗涤数次，随后在室温或60℃下干燥过夜；在300-500℃下将所述的前躯体进行热处理，在空气气氛中保持4小时得到最终产品的多孔Co₃O₄。

氢氧化锂的投入量，分别为0.33-0.55份，0.55-0.77份和0.77-0.99份，分别标记为CO1，CO2和CO3。

CO1，CO2，CO3对应反应物六水合硝酸钴，二水合草酸，水合氢氧化锂的摩尔比例分别为1.5:1:2，1.5:1:3，1.5:1:4，反应物中水的量均为8～15ml左右。

磁力搅拌半个小时，水热合成反应所用的反应釜的容积区间为15-50ml容量的聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜。水热合成反应的时间为48小时。制备出的前驱体在室温或60℃温度区间干燥过夜，退火反应在温度为300-500℃，空气气氛中保持4小时。

室温为0℃-25℃；工业酒精或者无水乙醇的浓度为96％～100％)。

工业酒精或者无水乙醇的用量为10～50毫升，蒸馏水的用量为30～60毫升。

如上所述的制备方法所制备出的有优异微波吸收和光催化亚甲基蓝性能的多孔Co₃O₄纳米材料用途，其特征在于：多孔Co₃O₄纳米管和纳米片应用在频率为1-18GHz的范围内进行吸波。

如上所述的制备方法所制备出的有优异微波吸收和光催化亚甲基蓝性能的多孔Co₃O₄纳米材料用途，其特征在于：多孔Co₃O₄纳米片在模拟太阳光下降解亚甲基蓝溶液的应用。