[发明专利]复合微波吸收剂及其制备方法

说明书

本发明提供一种复合微波吸收剂及其制备方法，涉及微波吸收材料领域。该微波复合吸收剂为多孔结构，含碳的Co/CoO纳米框架顺序串在碳纳米纤维上，该微波复合吸收剂的制备方法为：首先对碳纳米纤维进行酸化，再将Co²⁺吸附在酸化后的碳纳米纤维表面后与2‑甲基咪唑配位，通过热解碳化制备得到复合微波吸收剂。解决了现有技术复合微波吸收剂吸收性能不理想，且制备过程中热解温度高，耗能大。制备的复合微波吸收剂为多孔框架结构，质量更轻，吸收性能优异，工艺简单，生产成本低。

技术领域

本发明涉及微波吸收材料领域，具体涉及一种复合微波吸收剂及其制备方法。

背景技术

碳基材料具有质量轻、介电常数高等特点，是微波吸收材料的优越候选者。碳纳米纤维作为一种新型的碳基材料，由于其介电常数高，单独作为微波吸收材料时会因为阻抗不匹配而产生吸收低的缺点。因此将碳基材料与含有磁性的或者其他介电材料复合来降低介电常数，提高磁导率，实现阻抗匹配，从而提高其微波吸收性能。

中国专利(ZL2013103383171)公开了一种Co/C复合纳米纤维，通过静电纺丝结合后期热处理一步法制得Co/C复合纳米纤维微波吸收剂。制备的Co/C复合纳米纤维微波吸收剂具有较强的抗氧化和耐腐蚀能力，是一种综合性能优异的电磁波吸收材料，具有良好的应用前景。而Ki-YeonPark等人(Composites Science and Technology 69，2009，1271–1278)将商业化的碳纳米纤维与NiFe纳米粒子按不同的比例机械混合来提高其微波吸收性能。

但是现有技术中通过静电纺丝结合后期热处理一步法制得Co/C复合纳米纤维微波吸收剂的方法，高温还原的温度均在1000℃以上，能耗高且产量较低。而碳纳米纤维与磁性纳米颗粒机械混合，虽然不需要经过高温，但是界面少，微波吸收性能不理想。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种复合微波吸收剂及其制备方法，解决了现有技术中复合纳米纤维微波吸收剂的微波性能不理想，制备工艺耗能高，产量低。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种复合微波吸收剂，为多孔纳米框架结构，包括含碳Co/CoO纳米框架和碳纳米纤维，上述含碳Co/CoO纳米框架顺序串在碳纳米纤维上。

进一步的，上述含碳的Co/CoO纳米框架为颗粒状，上述颗粒的粒径在200-500nm。

一种复合微波吸收剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、碳纳米纤维酸化处理后离心收集，反复水洗后干燥；

S2、酸化后的碳纳米纤维分散在甲醇溶液中，加入硝酸钴的甲醇溶液，磁力搅拌；

S3、磁力搅拌条件下，在步骤S2的混合溶液中加入2-甲基咪唑的甲醇溶液，反应完成后离心，再利用甲醇反复洗涤后干燥；

S4、将上述S3干燥后的产物置于管式炉中，高温热解；

S5、反应结束后，冷却至室温，收集反应产物。

进一步的，上述酸化处理的具体步骤为：

将碳纳米纤维分散在质量分数30-40％硝酸中，在85～95℃条件下搅拌0.5-1.5h，室温下冷却搅拌2小时。

进一步的，上述步骤S2中碳纳米纤维的甲醇浓度为1～4mg/mL，上述S2中硝酸钴的甲醇溶液浓度为50～100mM；上述步骤S3中2-甲基咪唑的甲醇溶液浓度为200～500mM，上述反应时间为20～30h。