[发明专利]一种莲蓬结构的介孔碳与纳米钴复合物及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种莲蓬结构的介孔碳与纳米钴复合物，纳米钴嵌入介孔碳的孔洞中。本发明将磁性纳米金属钴粒子嵌入介孔碳的孔洞中，对电磁波同时具有介电损耗和磁损耗，且易于控制吸波强度和损耗频段，有效提高了电磁波吸收效果。同时由于金属钴质量大，且对人体有害，本发明通过将少量的纳米钴粒子嵌入介孔碳的孔洞中，与钴材料相比，在保证了吸波效果的同时，质量更轻，更加安全，且可塑性强，可以广泛掺杂于各种电磁波吸收材料。

技术领域

本发明涉及吸波材料技术领域，尤其涉及一种莲蓬结构的介孔碳与纳米钴复合物及其制备方法和应用。

背景技术

随着现代电子科学技术与航空航天技术的快速发展，各种电子、电气设备为人们的日常生活以及社会建设带来极大帮助。但另一方面，在电子电力设备中，电磁波相互干扰严重影响这些设备的正常运转；电磁辐射对人体中枢神经系统、生殖系统、血液及心血管系统、免疫系统都有不同程度的危害，并且具备累积效应；现代战争中，隐身技术作为提高武器系统生存能力的有效手段，也受到各国的高度重视。如何实现电磁波的有效吸收，依然是目前研究的难点和重点。

传统的电磁波屏蔽方法主要依靠金属钢板，然而由于钢板自身重量，成本高，移动困难等缺点大大地限制了电磁屏蔽的适用领域。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种莲蓬结构的介孔碳与纳米钴复合物及其制备方法和应用，具有吸波性能好，重量轻，可塑性强的优点。

为解决以上技术问题，本发明提供了一种莲蓬结构的介孔碳与纳米钴复合物，纳米钴嵌入介孔碳的孔洞中。介孔碳为整体框架，纳米钴粒子通过共沉淀法进入介孔碳孔洞中，形成类似莲蓬的结构。

其中，纳米钴的质量含量优选为17％～45％。纳米钴的粒径优选为10～200nm，更优选10～20nm，在本发明的某些具体实施例中，纳米钴的粒径为10nm。

所述介孔碳的比表面积优选为800～1200m²/g。大的比表面积可以有利于负载纳米金属钴，同时负载了钴粒子之后，相比单纯介孔碳，吸波机制更为多样。

本发明通过共沉淀法将纳米磁性金属钴嵌入介孔碳的孔洞中，所形成的复合物对电磁波具备介电损耗和磁损耗，在电磁波频带为2GHz～18GHz内，对电磁波的吸收效果良好，且可以通过控制不同比例的介孔碳与硝酸钴盐的质量比，来控制最优吸波的频段。

本发明还提供了上述莲蓬结构的介孔碳与纳米钴复合物的制备方法，包括以下步骤：

S1)采用溶胶凝胶法制备介孔碳；

S2)对介孔碳进行球磨；

S3)将球磨后的介孔碳和硝酸钴在水中混合均匀，滴加氢氧化钠溶液，使钴离子沉积于介孔碳的孔洞中；

S4)抽滤，固体经干燥、管式炉煅烧还原，得到莲蓬结构的介孔碳与纳米钴复合物。

本发明对上述溶胶凝胶法制备介孔碳并无特殊限定，可以为本领域公知的方法。

优选的，将碳源化合物溶解于酸性溶液中，加入硅烷偶联剂，然后加入HF后升温反应，反应后物质在管式炉氮气气氛中高温碳化，碳化后的物质用HF酸溶液洗掉硅骨架，即可得到介孔碳。

本发明优选的，所述碳源化合物为蔗糖，所述酸性溶液为稀硫酸溶液，所述硅烷偶联剂为正硅酸乙酯。

然后对介孔碳进行球磨使其亲水。

本发明优选的，球磨后的介孔碳粒径为40nm～50nm。然后将球磨后的介孔碳和硝酸钴在水中混合均匀，优选的具体为：

将球磨后的介孔碳用去离子水浸泡，再加入一定量的硝酸钴，搅拌到物质均匀分散在去离子水中。