[发明专利]一种微米尺度方块状碳材料的超宽频吸波剂的制备方法

说明书

本发明涉及电磁波吸收材料技术领域，提供了一种微米尺度方块状碳材料的超宽频吸波剂的制备方法，其主旨在于解决现有碳材料无法在2.5mm以下拥有较宽的频段吸收特性的问题，其主要方案包括如下步骤：(1)往5，10，15，20‑四(4‑吡啶基)卟啉中依次加入氯化钡、硝酸钾和无水乙醇，在高温下搅拌至混合均匀；(2)将步骤(1)配制好的混合物放入瓷舟中，并将混合物置于真空下干燥处理；将干燥后的混合物置于氩气中煅烧处理；(3)将步骤(2)中所得煅烧产物置于去离子水中煮沸，煮沸后抽滤分离，收集抽滤后的产物。本发明方法制得的方块状碳材料在低厚度下具有高吸收强度和宽吸收频段，且方块大小和石墨烯叠层数量可调节，从而使得材料的电磁吸波性能也具有可控性。

技术领域

本发明涉及到一种微米尺度方块状碳材料的超宽频吸波剂制备方法，属于电磁波吸收材料技术领域。

技术背景

随着科技进步，电磁波给人类在通信、工业和日常生活中带来巨大方便的同时，也带来了电子设备之间的相互干扰以及对人体健康的危害等严重问题。电磁波吸收材料通过将电磁波能量转化为热能，为解决这一问题提供了一种颇为有效的途径。

微波吸收是指吸波材料能有效吸收入射电磁波，将电磁能量转化为热能或其他形式能量消耗掉，吸波剂的电磁损耗能力直接决定了吸波材料的性能，

“轻、薄、宽、强”已经成为高性能吸波剂的评价标准，开发高性能电磁屏蔽和吸收材料显得极其重要。

目前报道的吸波剂如碳纳米管和纳米多孔碳材料等已有广泛的应用。例如，北京化工大学的隋刚课题组制备了铁酸锌@碳纳米管的聚偏氟乙烯基吸波材料，研究发现该材料厚度为2.42mm时，反射损耗最低达到近-55dB，有效吸收频带为8.9-11.0GHz。(隋刚，李飞，袁俊杰，庄莉.一种聚偏氟乙烯基吸波材料及其制备方法[P].CN110527224A，2019-12-03.)Liang等人制备了ZnO/NPC为核、高度石墨化Co/NPC为壳的选择性纳米多孔碳材料，该复合材料填充量50wt％的样品在1.9mm的厚度下最大反射损耗(RL)为-28.8dB，有效吸收带13.8-18GHz。(Xiaohui Liang，Bin Quan，Guangbin Ji，Wei Liu，Yan Cheng，BaoshanZhang and Youwei Du，Novel nanoporous carbon derived from metal-organicframeworks with tunable electromagnetic wave absorptioncapabilities.Inorg.Chem.Front.，2016，3，1516-1526)。综上所述，碳材料拥有良好的电磁波吸收性能，但是通常存在几个突出的问题：(1)单一碳材料通常不具有磁损耗，吸波性能相较于磁性材料偏弱(2)一般碳材料无法在更薄的厚度(如2.5mm以下)拥有较宽的频段吸收特性；(3)工艺复杂，成本较为高昂，不利于规模化的生产。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种微米尺度方块状碳材料超宽频吸波剂的制备方法，该方法能够得到可调节方块大小和叠层数量的石墨烯材料，该电磁波吸波材料在低厚度(2.0mm)能够表现出优异的吸收强度和吸收频宽。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种微米尺度方块状碳材料超宽频吸波剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤(1)往5，10，15，20-四(4-吡啶基)卟啉中依次加入氯化钡、硝酸钾和无水乙醇，在高温下搅拌至混合均匀；

步骤(2)将步骤(1)配制好的混合物放入瓷舟中，并将混合物于真空下干燥处理；将干燥后的混合物置于氩气中煅烧处理；

步骤(3)将步骤(2)中所得煅烧产物置于稀盐酸溶液中浸泡，浸泡后加入去离子水并煮沸，煮沸后抽滤分离，收集抽滤后的产物。

其中，得到的方块边长小于1.5微米，载体石墨烯面积不大于16平方微米，叠层数量至少为双层。