[发明专利]一种钴掺杂氧化锌-聚合物基碳材料的吸波材料及其制法

说明书

本发明涉及吸波材料技术领域，且公开了一种钴掺杂氧化锌‑聚合物基碳材料的吸波材料，包括以下配方原料及组分：钴掺杂氧化锌修饰石墨烯、9,10‑二溴蒽、对二乙炔基苯、催化剂、促进剂。该一种钴掺杂氧化锌‑聚合物基碳材料的吸波材料，钴掺杂氧化锌空心微球，有利于提高氧化锌的磁导率，增强氧化锌对电磁波的电磁损耗性能，高导电性的氧化石墨烯可以促进材料对电磁波进行电阻损耗和电磁损耗，通过偶联反应和原位聚合法，制备得到多孔状的超交联聚合物，高温煅烧使多孔碳材料包覆钴掺杂氧化锌，通过磁损耗、介电损耗和电阻型损耗相结合，达到优异的阻抗匹配性能，对电磁波的不断反射和消耗，具有优异的电磁波消耗能力和吸波性能。

技术领域

本发明涉及吸波材料技术领域，具体为一种钴掺杂氧化锌-聚合物基碳材料的吸波材料及其制法。

背景技术

电磁波具有电磁辐射特性，如无线电波、微波、红外线、紫外线等，随着现代科学技术的发展，电磁波辐射对生态环境的影响日益增大，会影响飞机导航系统、医疗精密仪器、移动电话和电脑网络等的电子仪器正常运行，并且人体长时间接触电磁波，会通过热效应、非热效应和累积效应对人体的对中枢神经系统、免疫系统和视觉系统等造成伤害，诱发免疫力下降、新陈代谢紊乱、实力和听觉下降等疾病，吸波材料可以吸收和减弱投射到材料表面的电磁波能量，减少电磁波干扰，在工程应用上要求吸波材料在较宽的频带内，对电磁波有较高的吸收率，同时要求它具有质量轻、耐温、抗腐蚀等性能。

目前的吸波材料主要有碳系吸波材料，如石墨烯、碳纤维、碳纳米管等，可以通过电阻型损耗将电磁能转化成为热能，进行消耗电磁波；铁系吸波材料，如铁氧体，磁性铁纳米材料等，可以通过磁滞损耗，旋磁涡流、阻尼损耗以及磁后效效应对电磁波进行磁损耗；多孔碳材料具有比表面积高、质地轻、电磁衰减能力强等优点，在吸波材料中也有着广泛的应用；氧化锌介电常数大密度低和质量轻，价格便宜等优点，是一种极具潜力的吸波材料，但是氧化锌的磁导率不高，介电损耗能力和阻抗匹配性能较差，限制了氧化锌在吸波材料中的应用，可以将多孔碳材料和石墨烯与氧化锌结合，得到磁损耗和介电损耗相结合的高阻抗匹配性能的复合吸波材料。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种钴掺杂氧化锌-聚合物基碳材料的吸波材料及其制法，解决了氧化锌的磁导率不高，介电损耗能力和阻抗匹配性能较差的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种钴掺杂氧化锌-聚合物基碳材料的吸波材料，包括以下按重量份数计的配方原料及组分：40-52份钴掺杂氧化锌修饰石墨烯、32-38份9,10-二溴蒽、14-18份对二乙炔基苯、1.5-2.5份催化剂、0.5-1.5份促进剂。

优选的，所述催化剂为四(三苯基磷)钯，促进剂为碘化亚铜。

优选的，所述钴掺杂氧化锌修饰石墨烯制备方法包括以下步骤：

(1)向反应瓶中加入浓硫酸和聚苯乙烯微球，将反应瓶置于恒温超声仪中，进行超声分散处理，然后加热至40-60℃，匀速磁力搅拌反应4-8h，将溶液离心分离除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到磺基化聚苯乙烯微球。

(2)向反应瓶中加入乙醇溶剂和磺基化聚苯乙烯微球，置于恒温超声仪中，超声分散均匀后再加入ZnCl₂和CoCl₂，加热至50-80℃，匀速磁力搅拌反应1-3h，再加入NaOH继续反应2-4h，将溶液离心分离除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，将干燥的固体产物置于马弗炉中，升温速率为1-3℃/min，升温至540-580℃煅烧2-3h，煅烧产物即为钴掺杂氧化锌空心微球。

(3)向反应瓶中加入蒸馏水、氧化石墨烯和钴掺杂氧化锌空心微球，置于恒温超声仪中，超声分散均匀后将溶液离心洗涤除去溶剂，并充分干燥，制备得到钴掺杂氧化锌修饰石墨烯。