具有层级纳米带结构的MOF衍生材料的制备方法和应用

    专利2025-11-18  4


    本发明属于电磁波吸收材料领域,具体涉及一种具有层级纳米带结构的mof衍生材料的制备方法和应用。


    背景技术:

    1、随着5g技术的普及,电磁波的应用已无处不在,为了有效减少电磁波辐射带来的危害,吸波材料应运而生。碳材料作为一种介电材料,由于其良好的物理化学稳定性、可调节的导电性和轻质等优点,在电磁波吸收材料领域受到广泛的关注。通过对碳基材料的结构及组分进行设计调控是获得优异电磁波吸收材料的有效方法。

    2、目前,金属有机框架(mof)因其比表面积大、孔隙率高及可调性,已被证明是原位热解制备多孔碳材料的理想模板。通过调节制备过程中金属种类、有机配体的种类、前驱体的比例,使用不同合成方法,可获得不同形貌的mof,除了材料的组成成分外,其微观形貌同样是影响其电磁性能的重要因素。因此,提供一种新型二维mof衍生的吸波材料以有效优化其吸波性能显得尤为必要。


    技术实现思路

    1、本发明的目的是为了解决现有mof衍生材料吸波性能无法进一步提高的技术问题,而提供一种具有层级纳米带结构的mof衍生材料的制备方法及其在电磁波吸收材料领域的应用。

    2、本发明的技术方案通过以下方式实现:

    3、本发明的目的之一在于提供一种具有层级纳米带结构的mof衍生材料,所述mof衍生材料具有层级二维纳米带结构,纳米带结构表面负载碳包覆的金属ni颗粒,ni和c间形成异质界面。

    4、进一步限定,纳米带厚度为100 -120nm,长度为20-30μm,碳包覆的金属ni颗粒粒径为80-100nm。

    5、本发明的目的之二在于提供一种具有层级纳米带结构的mof衍生材料的制备方法,所述方法:

    6、s1:将镍盐溶液、对苯二甲酸和1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷混合,进行水热反应,

    7、得到ni-mof;

    8、s2:将ni-mof放置于真空密闭装置中,在-100kpa下真空处理一定时间,然后再进行高温碳化,得到具有层级纳米带结构的mof衍生材料。

    9、进一步限定,s1中镍盐包括镍的硝酸盐、氯化物中的一种。

    10、进一步限定,s1中镍盐溶液浓度为2-3wt.%。

    11、进一步限定,s1中镍盐、对苯二甲酸和1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷的摩尔比为(1.5-2.5):(1.5-2.5):1。

    12、进一步限定,s1中水热反应温度为100-150℃,时间为24-48h。

    13、进一步限定,s2中真空处理20-40min。

    14、进一步限定,s2中高温碳化温度为600-900℃,时间为3-5h,升温速率为1-3℃/min。

    15、本发明的目的之三在于提供一种高效吸波材料,所述吸波材料包括上述具有层级纳米带结构的mof衍生材料。

    16、本发明的目的之四在于提供一种高效吸波材料在电磁波吸收中的应用。

    17、本发明与现有技术相比具有的显著效果:

    18、(1)本发明以1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷为配体制得新型ni-mof,进一步地,通过对ni-mof进行真空抽气处理,改变材料的内部压强,随后通过在惰性气体的氛围下,碳化后得到由块状mof衍生而来的二维纳米带碳级结构。由mof衍生的带状结构与传统块状mof相比具有更大的比表面积,其表面暴露出更多的极性因子、缺陷以及表面含氧官能团,它们可以作为偶极极化中心,引发较强的偶极极化损耗,从而增强材料的电磁波吸收性能。此外,二维纳米带碳级结构构筑了连续导电网络,提供了更多的电子传输通道并促进了快速的电子跳跃和迁移,从而增加电导损耗。并且在二维纳米带碳级结构表面有大量的碳包覆金属ni的上层结构(ni@c),ni和c形成大量的异质界面,界面处大量电荷的累积可以增强材料的界面极化。以上几方面的协同作用使材料的介电损耗得到很大提升。与此同时,铁磁性金属ni颗粒赋予材料良好的磁性,铁磁性物质在交变电磁场的存在下产生铁磁共振形式的磁损耗,有利于调节电磁参数从而优化阻抗匹配。

    19、(2)本发明所制备的具有层级二维纳米带结构材料表现出优异的电磁波吸收性能,其在石蜡基体中添加量仅为20wt.%时(大多数mof基衍生材料填充量在30%wt.%以上),有效吸收带宽可达到5.8ghz,最小反射损耗可达-60db。

    20、(3)本发明的方法所需设备少,工艺流程简单、成本低、产量多。



    技术特征:

    1.一种具有层级纳米带结构的mof衍生材料,其特征在于,具有层级二维纳米带结构,纳米带结构表面负载碳包覆的金属ni颗粒,ni和c间形成异质界面。

    2.根据权利要求1所述的mof衍生材料,其特征在于,纳米带厚度为100-120nm,长度为20-30μm,碳包覆的金属ni颗粒粒径为80-100nm。

    3.权利要求1或2所述的具有层级纳米带结构的mof衍生材料的制备方法,其特征在于,所述方法:

    4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,s1中镍盐包括镍的硝酸盐、氯化物中的一种。

    5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,s1中镍盐、对苯二甲酸和1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷的摩尔比为(1.5-2.5):(1.5-2.5):1。

    6.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,s1中水热反应温度为100-150℃,时间为24-48h。

    7.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,s2中真空处理20-40min。

    8.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,s2中高温碳化温度为600-900℃,时间为3-5h,升温速率为1-3℃/min。

    9.一种高效吸波材料,其特征在于,包括权利要求1或2所述的具有层级纳米带结构的mof衍生材料。

    10.权利要求9所述的高效吸波材料在电磁波吸收中的应用。


    技术总结
    具有层级纳米带结构的MOF衍生材料的制备方法和应用。本发明属于电磁波吸收材料领域。本发明的目的是为了解决现有MOF衍生材料吸波性能无法进一步提高的技术问题。所述MOF衍生材料具有层级二维纳米带结构,纳米带结构表面负载碳包覆的金属Ni颗粒,Ni和C间形成异质界面。方法:先将镍盐溶液、对苯二甲酸和1,4‑二氮杂二环[2.2.2]辛烷混合,进行水热反应,得到Ni‑MOF;然后真空处理一定时间,再进行高温碳化。所述MOF衍生材料具有良好的电磁波吸收特性可应用于电磁波吸收材料领域。

    技术研发人员:李林,张新慈,王铭明
    受保护的技术使用者:哈尔滨师范大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
    转载请注明原文地址:https://wp.8miu.com/read-92103.html

    最新回复(0)