[发明专利]一种生物质基多孔碳原位生长纳米Fe3

说明书

本发明涉及吸波技术领域，且公开了一种生物质基多孔碳原位生长纳米Fe₃O₄的吸波材料，不同链长的端羧基聚乙二醇接枝壳聚糖与醛基海藻酸钠进行缩合反应，得到聚乙二醇‑壳聚糖交联海藻酸钠，在Fe³⁺体系中，海藻酸钠中古洛糖酸的钠离子与Fe³⁺发生不可逆的离子交换，并使海藻酸钠之间进行交联，形成聚乙二醇‑壳聚糖交联海藻酸铁的复合凝胶，在乙二醇和二甘醇的高温热溶剂还原体系中，Fe³⁺原位生成纳米Fe₃O₄，均匀分布在复合凝胶基体中，通过高温热裂解，以壳聚糖‑海藻酸铁作为生物质碳源，不同链长的聚乙二醇作为致孔剂，纳米Fe₃O₄均匀分散在质地轻、密度小的多孔碳结构中，提高了界面极化效应和阻抗匹配性能。

技术领域

本发明涉及吸波技术领域，具体为一种生物质基多孔碳原位生长纳米Fe₃O₄的吸波材料及其制法。

背景技术

随着电子信息以及通信频率的快速增加，引起了严重的电磁干扰和电磁辐射等污染，而微波吸收材料在环境、医疗、国防安全等方面具有重要的应用，目前的吸波材料主要有碳系吸波材料，铁氧体吸波材料、陶瓷吸波材料，主要通过电介质损耗、磁损耗和电阻型损耗对电磁波进行吸收和损耗。

四氧化三铁是一种传统的铁氧体吸波材料，具有自然资源丰富、环境污染小、吸波强度高的优点，多孔碳材料是一种导电性能优异、质轻、损耗强的微波吸收材料，可以将四氧化三铁与多孔碳材料结合，提高复合材料的电介质损耗和阻抗匹配性能，目前提高四氧化三铁的比表面积，增大与多孔碳材料接触面积，增强两者之间的界面极化效应，因此可以提高复合材料的吸波性能。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种生物质基多孔碳原位生长纳米Fe₃O₄的吸波材料及其制法，解决了传统的Fe₃O₄材料的阻抗匹配性能较差，吸波性能不高的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种生物质基多孔碳原位生长纳米Fe₃O₄的吸波材料，所述其制备方法包括以下步骤：

(1)向反应瓶中加入蒸馏水、海藻酸钠和高碘酸钠，匀速搅拌反应4-10h，加入过量的乙二醇中和高碘酸钠，透析提纯，制备得到醛基海藻酸钠。

(2)向反应瓶中加入吡啶溶剂、聚乙二醇和丁二酸酐，在恒温反应装置中30-50℃下，匀速搅拌反应5-10h，减压蒸馏除去吡啶，使用蒸馏水透析提纯，得到端羧基聚乙二醇。

(3)向反应瓶中加入蒸馏水和乙腈混合溶剂，以及壳聚糖，缓慢滴加冰醋酸直至壳聚糖溶解，超声分散均匀后端羧基聚乙二醇、N-羟基丁二酰亚胺和二环己基碳二亚胺，在30-60℃下反应6-12h，将溶液减压蒸馏除去溶剂，使用蒸馏水透析提纯，制备得到端羧基聚乙二醇接枝壳聚糖。

(4)向反应瓶中加入蒸馏水溶剂和端羧基聚乙二醇接枝壳聚糖，超声分散均匀后加入醛基海藻酸钠，匀速搅拌反应12-24h，过滤除去溶剂，透析提纯，制备得到聚乙二醇-壳聚糖交联海藻酸钠。

(5)向反应瓶中加入蒸馏水溶剂、聚乙二醇-壳聚糖交联海藻酸钠和氯化铁，超声分散均匀后静止陈化48-72h，过滤除去溶剂，透析提纯，制备得到聚乙二醇-壳聚糖交联海藻酸铁。