本发明属于电磁隐身，尤其涉及一种氮掺杂分级多孔碳材料及其制备方法与应用。
背景技术：
1、电磁隐身材料在民用电子和军事国防领域有重要应用，发展具有优良性能的微波吸收剂是实现电磁隐身的关键。碳材料具有密度低、耐腐蚀、电学性质可调节的优势，近年来，生物质碳材料因其结构独特，资源丰富，成本较低等优点，在微波吸收领域受到了广泛关注。但由于生物质碳阻抗不匹配，单一碳材料的吸波性能有限，而构筑氮掺杂分级多孔碳材料，可以有效调节碳材料的阻抗，增加极化损耗，多重反射等额外的损耗机制。这一策略有望满足理想的吸波材料的“薄，轻，宽，强”特征，实现超轻电磁隐身应用。
2、因此，如何提供一种实现超轻电磁隐身的生物质碳材料是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本发明提出了一种氮掺杂分级多孔碳材料及其制备方法与在电磁隐身中的应用。
2、为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
3、一种氮掺杂分级多孔碳材料，以香蕉皮为碳源，通过异质氮原子掺杂和多孔结构构筑得到。
4、优选的，所述氮原子掺杂的原子含量为1-10atomic％。
5、优选的，所述氮掺杂分级多孔碳材料包括介孔和大孔，所述介孔尺寸为2-8nm，大孔尺寸为50-800nm。
6、有益效果：本发明以生物质香蕉皮为原料，通过异质氮原子掺杂和多孔结构构筑，在优化阻抗匹配的同时增加了包括极化和多重反射在内的额外电磁损耗途径。在异质氮原子掺杂含量为8.4％时，所述氮掺杂分级多孔碳材料实现了最佳的微波吸收效果。在仅负载5wt％材料的情况下，厚度仅为1.7mm时，其最佳的反射损耗值为-53db，有效吸收带宽为4.22ghz。
7、一种氮掺杂分级多孔碳材料的制备方法，包括以下步骤：
8、将预处理后的香蕉皮与尿素混合后进行水热反应，再将所得氮掺杂碳基前驱体与致孔剂混合后在惰性气氛下进行退火处理，即得到所述氮掺杂分级多孔碳材料。
9、有益效果：本发明通过水热反应能够在生物质原料中高效地引入氮源，该方法相比cvd法更简单且易操作。本发明利用制孔剂与生物质原料的天然孔道之间的相互配合，通过退火处理最终能够得到具有分级多孔结构的碳材料，有望实现超轻电磁隐身的生物质碳材料的制备。
10、优选的，所述预处理为：将香蕉皮切块后依次置于丙酮和水中，于80w超声功率下进行超声清洗20min，以去除其表面油脂和其他杂质，再经干燥后研磨，得到预处理后的香蕉皮。
11、优选的，所述香蕉皮与尿素的质量比为1:10。
12、优选的，所述氮掺杂碳基前驱体与致孔剂的质量比为1:1。
13、优选的，所述致孔剂为koh。
14、有益效果：本发明利用丙酮和水依次对生物质原料进行超声清洗，以保障后续反应的正常进行和异质原子含量的精准调控。本发明中香蕉皮与尿素以去离子水为反应媒介均匀混合，通过调节其质量比可以控制异质氮原子掺杂的含量。本发明中碳基前驱体与致孔剂通过研磨均匀混合，通过调节其质量比可以控制所述生物质碳材料的多孔结构。
15、优选的，所述水热反应的温度为160℃，时间为10-12h。
16、优选的，所述退火处理的温度为850-1000℃，时间为90-120min。
17、有益效果：本发明通过水热反应将氮原子引入到生物质碳源，通过高温退火处理实现了分级多孔碳材料的构筑，最终制备得到所述氮掺杂分级多孔碳材料。
18、一种氮掺杂分级多孔碳材料在电磁隐身中的应用。
19、本发明公开了一种氮掺杂分级多孔碳材料及其制备方法与应用，相比于其他复合材料，氮掺杂分级多孔碳材料展现更好的微波吸收性能和轻质特性。相比于分级多孔生物质碳材料，氮掺杂分级多孔碳材料具有优异的微波吸收性能：在仅负载5wt％材料的情况下，厚度仅为1.7mm时，其最佳反射损耗值为-53db，吸收带宽为4.22ghz，实现了“薄、轻、宽、强”的吸波效果。相比于利用cvd法进行氮掺杂，本发明以更简单高效的策略实现了可控的氮掺杂，有利于商业化推广实用。
1.一种氮掺杂分级多孔碳材料，其特征在于，以香蕉皮为碳源，通过异质氮原子掺杂和多孔结构构筑得到。
2.根据权利要求1所述的一种氮掺杂分级多孔碳材料，其特征在于，所述氮原子掺杂的原子含量为1-10atomic％。
3.根据权利要求1所述的一种氮掺杂分级多孔碳材料，其特征在于，所述氮掺杂分级多孔碳材料包括介孔和大孔，所述介孔尺寸为2-8nm，大孔尺寸为50-800nm。
4.如权利要求1-3任一项所述的一种氮掺杂分级多孔碳材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种氮掺杂分级多孔碳材料的制备方法，其特征在于，所述香蕉皮与尿素的质量比为1:10。
6.根据权利要求4所述的一种氮掺杂分级多孔碳材料的制备方法，其特征在于，所述氮掺杂碳基前驱体与致孔剂的质量比为1:1。
7.根据权利要求4所述的一种氮掺杂分级多孔碳材料的制备方法，其特征在于，所述致孔剂为koh。
8.根据权利要求4所述的一种氮掺杂分级多孔碳材料的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为160℃，时间为10-12h。
9.根据权利要求4所述的一种氮掺杂分级多孔碳材料的制备方法，其特征在于，所述退火处理的温度为850-1000℃，时间为90-120min。
10.如权利要求1-3任一项所述的一种氮掺杂分级多孔碳材料在电磁隐身中的应用。
