[发明专利]一种Co@CA吸波材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种Co@CA吸波材料及其制备方法和应用，Co@CA吸波材料的制备方法为：1）在甲醇溶液中简单沉淀Co盐和二甲基咪唑后，洗涤、干燥、研磨，得到MOF:ZIF‑67粉末；2）间苯二酚溶解于Na₂CO₃水溶液，加入甲醛溶液，搅拌形成的透明溶液注入模具中，密封，加热固化后，添加MOF:ZIF‑67粉末，用抹刀充分搅拌，固化后冷冻干燥；3）最后在氮气气氛下高温煅烧，即制备完成。本发明将功能基元与空间序构应用于吸波材料的设计中，以金属/碳为功能基元，通过磁性金属粒子在碳气凝胶上的有序构建，提升其电磁波吸收性能，最终实现“宽、轻、薄、强”的要求。制备工艺简单、价格低廉，可实现规模化大批量生产，所制得的吸波材料具有合适的电导率和优异的电磁波吸收强度。

技术领域

本发明涉及电磁波吸收技术领域，具体涉及一种Co@CA吸波材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着现代通信技术的发展和广泛应用，特别是5G技术的普及，在方便人们生活的同时，也会产生大量的电磁波，不仅污染环境，而且威胁人们的健康。此外在军工领域，雷达隐身飞机、导弹、作战指挥车等军用装备对电磁波吸收材料的需求也极为迫切。因此，利用电磁波吸收剂把有害的电磁波转换成热能或其他形式的能量来消散和吸收有害电磁波，已成为人们普遍关心的问题，电磁辐射问题的解决对世界上一切生物具有重大意义。MOFs材料由于其优良的性质，可以用来制备具有超高孔隙率和大比表面积的吸波材料。但MOF衍生材料的电磁波反射损耗强度和吸波带宽宽度并不是十分理想，通过与其他材料进行复合以此来提高材料的电磁波吸收性能是一种有效的方法。碳气凝胶是一种分散介质为气体的多孔三维骨架材料，具有理想的导电性能，极高的孔隙率(可达99.8%)，丰富的孔结构(孔径分布在1–100 nm之间)，超高的比表面积(可达2000 m²·g⁻¹)，极低的密度(低至3mg· cm^-3)，这些优良的性能完全符合吸波材料的“薄”、“轻”的要求。本发明将功能基元与空间序构这个范式应用于吸波材料的设计中，以金属/碳为功能基元，通过磁性金属粒子在碳气凝胶上的有序构建，提升其电磁波吸收性能，最终实现“宽、轻、薄、强”的要求。

发明内容

本发明的目的是为解决现有技术下MOF衍生的金属/碳吸波材料电磁波吸收强度低和电磁波吸波带宽窄、合成工艺复杂和规模小等问题，提供一种Co@CA吸波材料及其制备方法和应用。本发明Co@CA吸波材料的制备工艺简单、价格低廉，可实现规模化大批量生产，所制得的吸波材料具有合适的电导率和优异的电磁波吸收强度。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

所述的一种Co@CA吸波材料的制备方法，包括以下步骤：

1）ZIF-67前驱体是通过室温条件下在甲醇溶液中简单沉淀Co盐和二甲基咪唑制备的，具体如下：将Co盐和二甲基咪唑在甲醇中混合，并在室温下搅拌4~8小时，通过离心收集产生的紫色沉淀物，用酒精洗涤数次，干燥、研磨，得到紫色MOF : ZIF-67材料粉末；

2）将间苯二酚溶解于Na₂CO₃水溶液，然后加入甲醛水溶液并搅拌，形成的透明溶液注入模具中，密封，加热固化后，向模具中添加步骤1）得到的紫色MOF : ZIF-67材料粉末，并用抹刀充分搅拌混合物，直到达到均匀外观；在303~353K下固化5~10天后，然后用冷冻干燥机冷冻干燥；

3）将步骤2）干燥好的复合材料在管式炉中于氮气气氛下进行高温煅烧，得到黑色材料即为Co@CA吸波材料。

所述的一种Co@CA吸波材料的制备方法，其特征在于步骤1）中，Co盐为六水硝酸钴，Co盐与二甲基咪唑的摩尔比为1：40~50，优选为1：45。

所述的一种Co@CA吸波材料的制备方法，其特征在于步骤2）中，间苯二酚与甲醛的摩尔比为0.7~0.8：1，优选为0.73：1。