[发明专利]基于MOFs衍生的发泡吸波材料的制备方法

说明书

本发明公开了基于MOFs衍生的发泡吸波材料的制备方法，首先，在无溶剂条件下，引入表面活性剂，通过机械球磨法制备了发泡ZnMo双金属有机框架衍生物，然后通过高温退火反应，冷却室温，酸洗得到多孔碳化钼吸波材料。本发明通过原位机械化学制备法得到MOFs前驱体，并通过表面活性剂的加入调控自发泡，进而得到高孔隙率，稳定性高的吸波材料。是一种操作简单方便，绿色安全，重复性好，效率高的制备多孔发泡材料的有效方法。所得材料在厚度为2.55mm时具有最优的反射损耗，最小反射损耗值为‑60.47dB，小于‑10dB的有效吸波频宽达4.32GHz。

技术领域

本发明属于多孔发泡吸波材料技术领域，具体涉及基于MOFs衍生的发泡吸波材料的制备方法。

背景技术

电磁辐射不仅会干扰周围其他的仪器的正常运行，导致其故障和信号中断，另一方面，电磁辐射会严重损害人类的身体健康，容易引发各种疾病，如癌症和内分泌紊乱。因此，开发高性能的电磁波吸收材料和电磁波屏蔽材料来解决电磁辐射的有害影响已经刻不容缓。吸波材料是通过将电磁波有效的转换为热能或其它形式的能来实现对电磁波的有效吸收，由于它能从根本上削弱电磁波，因此，研制具有宽有效吸收带和稳定性好的高性能电磁波吸收材料具有重要意义，这也引起了众多学者的研究兴趣。

随着纳米技术的发展，碳材料的引入极大地提高了电磁吸波材料的性能，但是仍然存在吸收强度低和吸收频带窄的问题。MOFs(金属有机框架材料)作为一种由金属离子和有机配体自主装的多孔杂化材料既可以提供丰富的碳源，又可以实现金属纳米离子在碳孔道中的掺杂，进而可以有效地调控材料的电磁特性，获得优异的碳基吸波材料。汪刘应课题组通过片状碳基铁与MOFs衍生得到轻质多孔碳复合材料，并通过调控多孔碳包覆层的组分实现复合材料电磁波吸收性能的调控(申请号：202011391140.8)。目前，大部分MOFs衍生材料的制备使用水热合成法，合成工艺复杂，生长过程难以控制；制备过程中大量使用有机溶剂，对环境有污染；同时产率较低，限制了大规模生产。因此，发开一种工艺简单，绿色环保的MOFs衍生多孔吸波材料具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供基于MOFs衍生的发泡吸波材料的制备方法，减少了MOFs制备过程中有机溶剂的使用，同时引入表面活性剂通过自发泡有效地提高了目标材料的孔隙率，调控了孔道结构。

本发明所采用的技术方案是，基于MOFs衍生的发泡吸波材料的制备方法，具体操作步骤如下：

步骤1，机械法制备发泡ZnMo双金属MOFs前驱体：将乙酸锌、2-甲基咪唑、钼酸和表面活性剂(聚醚F127)粉末按一定质量比混合均匀放入装有不锈钢磨球的球磨罐中并密封，开启球磨，球磨时间设置为120～540min，频率设置为30Hz，直到固体反应物变成糊状浆料A；

步骤2，将糊状浆料A与不锈钢钢球分离，并将糊状浆料A转入瓷舟中放入鼓风干燥箱100℃中干燥12h；

步骤3，将干燥后的样品置入瓷舟中，在N₂氛围保护下，放置在程序控温管式炉中，以5～8℃/min的升温速率加热到800～1000℃，保温2～3小时，然后自然冷却至室温，得到黑色粉末B。

步骤4，将黑色粉末B用盐酸洗涤，去除未反应的钼酸，并用去离子水洗涤至中性，放入烘箱中60℃干燥，并冷却至室温，获得发泡吸波材料，收集所需的吸波材料。

步骤5，将发泡吸波材料和石蜡、碳纳米管以一定的比例混合，然后压制成环状样品，测试样品的反射损耗性能。

本发明的特点还在于，

步骤1中乙酸锌、2-甲基咪唑、钼酸和表面活性剂(聚醚F127)的质量比为5:3:1:3。

步骤1中机械球磨时间设置为120～540min之间。

步骤1中乙酸锌可由硫酸锌、氯化锌、硝酸锌任何一种代替。