[发明专利]手性平面螺旋状PPy/Fe3

说明书

本发明属于微波吸收领域，公开了一种手性平面螺旋状PPy/Fe₃O₄复合宽带微波吸收剂及其制备方法与应用。本发明以表面活性剂为软模板，采用化学氧化聚合的反应方法，制备了形貌独特的平面螺旋聚吡咯，其直径为20～40μm。以该材料为前驱物，将其与铁盐等原料通过溶解热法制备的手性聚吡咯与Fe₃O₄的复合物，不仅形貌新颖独特，还可以通过改变体系中的铁离子浓度和添加的去离子水的体积来调控Fe₃O₄在聚吡咯表面生长的含量和尺寸，且其具有优异的微波吸收特性。本发明公开的可控制备工艺简单且产品形貌新颖，克服了以往制备过程中反应条件苛刻，反应产物形貌难以调控，实验重复性差等特点，具有良好的工业化应用潜力。

技术领域

本发明属于微波吸收领域，具体涉及手性平面螺旋状PPy/Fe₃O₄复合宽带微波吸收剂及其制备方法与应用。

背景技术

手性导电聚合物具有高度的π-π共轭聚合物链和类似金属的导电性，良好的加工性，易于调谐的带隙以及丰富的电活性，在手性传感器、超级电容器、等领域均有广泛的研究。并且，由于它们具有良好的环境稳定性、低成本、低密度以及电导率可调和变频吸收范围更大等独特的优点，在电磁波吸收领域同样极具应用潜力。

而高性能电磁吸波材料的形貌是决定其性能的又一重要因素。目前常见的手性聚合物的形貌主要有：螺旋状、纤维状、带状及球状等。其中，中国专利文献(CN108729027B)公开了一种手性聚苯胺纤维吸波体系及其制备方法，通过加入手性掺杂酸的方式实现手性聚合物的合成，但其试剂有毒且形貌难以调控；中国专利文献(CN110964142B)公开了一种具有多空结构的手性聚合物微球的制备方法，其形貌分散且均一，但操作繁琐复杂，实验重复性差；中国专利文献(CN109280118A)公开了一种具有高立构规整性的聚9,9-二丙炔基芴骨架结构的单手性螺旋聚合物及其制备方法，其操作复杂且产率很低。此外，上述手性结构是通过加入手性添加剂以及一些有毒有气味的有机试剂而成功制备的，形貌多居于立体螺旋、一维棒状、零维颗粒等结构，而二维平面手性结构还未见报道。

随着5G移动网络的迅速发展，迫切需要开发高性能电磁吸波结构/吸波剂来解决日益严重的电磁干扰问题。在各种候选材料中，将手性结构与作为吸波剂的材料相结合而形成的复合吸波材料由于独特的几何构型和优异的性能在吸波领域有广阔的应用前景。但现有复合吸波材料的形貌尺寸难以调控，实验步骤繁琐、条件苛刻、操作复杂且实验重复性差，此外其吸波性能难以满足“薄、轻、宽、强”的要求。

因此，如何开发一种工艺简便、易于工业化且形貌尺寸可控的具有较佳微波吸收性能的手性聚合物材料是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种工艺简便、尺寸可控的复合宽带微波吸收剂。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

手性平面螺旋状PPy/Fe₃O₄复合宽带微波吸收剂，包括平面螺旋结构的聚吡咯和粒径均一的Fe₃O₄纳米颗粒，且所述Fe₃O₄纳米颗粒生长于平面螺旋聚吡咯表面，其中，Fe/C的原子比为1:(6.78～11.62)。

值得说明的是，为了实现调控吸波剂的电导率、电磁性能、吸波性能等性质特征，本发明中，Fe₃O₄与聚吡咯的质量比为1:(7～9)。

进一步的，所述平面螺旋聚吡咯的直径为20～40μm，Fe₃O₄纳米颗粒的粒径为15～20nm；且，

所述PPy结构为单链超长纳米链沿着中心缠绕成的平面螺旋片。