[发明专利]一种磁性金属MOF衍生的磁电共损吸波剂及制备方法

说明书

本发明涉及一种磁性金属MOF衍生的磁电共损吸波剂及制备方法。该磁电共损吸波剂为磁性金属MOF衍生的金属氧化物与还原氧化石墨烯的复合材料，其制备步骤为将金属盐与有机配合物混合，加入氧化石墨烯水溶液，转移到容器中反应得到前驱物单(双、三)金属MOF与rGO的复合物，在通气体保护的管式炉中进行热处理，收集并与石蜡按比例进行混合制成环形件，最后测定样品的电磁波吸收性能。该方法有可能改变物质的微观晶体结构，拓宽材料的有效吸收带宽，并且在在较低厚度下具有较高的反射损耗。本发明制得的复合吸波剂颗粒尺寸均匀、形貌完整、结晶性好。

技术领域

本发明涉及电磁波吸收材料领域，具体涉及一种磁性金属MOF衍生的磁电共损吸波剂及制备方法。

背景技术

随着通信技术的迅速发展和电磁辐射的不断增加，高性能电磁波吸收剂的需求越来越大，其中，磁性/介电复合材料因其优异的介电损耗和磁损耗而受到人们的广泛关注。还原氧化石墨烯(rGO)由于具有良好的导电性、导热性和热稳定等性能而被广泛的用于复合吸收剂的基体材料。然而，如果将磁性颗粒与还原氧化石墨烯简单的复合在一起，难免会发生磁性颗粒以及还原氧化石墨烯的团聚。金属有机框架(MOF)材料可以很好的解决这一问题，因此，MOF衍生物与还原氧化石墨烯的复合材料被认为是理想的吸波材料。一方面，在热解过程中可以借助金属的催化作用得到石墨碳，从而使材料具有较强的介电损耗能力，另一方面，磁金属MOF可以通过控制热处理温度与气氛，可以调控衍生物类型，简便合成多金属共存复合物，而且磁性金属可以产生明显的磁损耗，多组分协同效应将磁损和介电损耗相结合以提高阻抗匹配，实现更多的界面，增强界面极化，从而获得吸波性能优异的磁电共损吸收剂。因此，研究一种对环境友好、制备工艺简单、能耗低的磁电共损复合吸收剂的方法显得尤为重要。目前国内外合成MOF材料的方法有很多，这些合成方法虽然各自具备一定的优势，但也存在着不可忽略的问题。以题目为“一种高产率MOF衍生催化剂的快速制备方法及应用”(公开号：CN 109647477 A)的发明专利为例，其主要通过前驱体MOF的制备以及微波辐射碳化处理两个步骤制备出了具有结构规整，碳含量高的MOF衍生催化剂，虽然该制备方法绿色环保且产率较高，但该方法存在微波辐射碳化处理过程，且微波辐射频率较高，使得能量损耗较大。再以题目为“一种二维导电金属有机框架电磁波吸收剂的制备方法”(公开号：CN 112300402 А)的发明专利为例，该发明研究了一种二维导电金属有机框架电磁波吸收剂的制备方法，以氧化亚铜和4-羟基苯硫酚为原料通过溶剂热回流法制备二维导电金属有机杂化层状配合物。该方法虽然工艺简单，但合成工艺中使用了有害人体和污染环境的原材料，工艺普适性不够高，而且制备出的吸收剂损耗能力不强，有效吸收带宽较窄。本发明涉及一种合成工艺简单、普适性高、环境友好的磁电共损性微波吸收剂的制备方法，该方法包括前驱体MOF与还原氧化石墨烯复合物的制备以及热处理两个过程，通过改变热处理温度和气氛，可以有目的调控金属MOF的衍生物类型，使之成为金属单质、合金、金属氧化物或铁氧体，合成的复合吸波剂不仅尺寸均匀、形貌完整，而且利用相似原子取代改变原有晶体结构，使吸波剂在较低厚度下具有较高的损耗能力和较宽的有效吸收频段。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属(Fe、Co、Ni、FeCo、FeNi、CoNi、FeCoNi)MOF衍生的磁电共损吸波剂及制备方法，简化多种磁金属共存的电磁波复合吸收剂复杂的合成步骤，在吸波剂合成和使用过程中始终对环境友好，并且可以通过控制热处理温度和气氛，有目的调控金属MOF的衍生物类型，使之成为金属、合金、金属氧化物或铁氧体，有效简化了多金属相共存的吸波剂的制备方法。本发明所获得的吸波剂不仅分散性良好，而且尺寸均匀、形貌完整，结晶性好。利用相似原子取代的原理，改变物质本身的微观晶体结构，使复合吸波剂在低厚度下具有较强的反射损耗和较宽有效吸收带宽。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

一种磁性金属MOF衍生的磁电共损吸波剂的制备方法，该磁电共损吸波剂为磁性金属MOF衍生物与还原氧化石墨烯的复合材料，其制备步骤如下：