[发明专利]一种以酵母菌作为造孔剂的多孔碳微波吸收剂的制备方法

说明书

本发明属于电磁波吸收材料领域，具体涉及一种以酵母菌作为造孔剂的多孔碳微波吸收剂的制备方法。以面粉作为碳源，采用微生物酵母菌发酵造孔和高温炭化工艺，制备出具有优异吸波性能的多孔碳材料。该方法具体包括以下步骤：面粉、酵母菌和水按一定比例均匀混合成面团，恒定温度下发酵，干燥；干燥面团在惰性气氛中预炭化；预炭化后获得的多孔碳破碎，筛选出孔隙发达的颗粒；惰性气氛中不同温度炭化，得到多孔碳微波吸收剂。本发明多孔碳微波吸收剂的材料孔结构丰富，比表面积大，介电常数大，对电磁波损耗强。本发明采用的原材料易获得，制备方法环境友好，工艺简单，制备成本低，适合工业化生产。

技术领域

本发明属于电磁波吸收材料领域，具体涉及一种以酵母菌作为造孔剂的多孔碳微波吸收剂的制备方法。

背景技术

理想的吸波材料应具有吸收频带宽、质量轻、厚度薄、物理机械性能好，以及使用方便等特点。单一成分的结构材料很难同时满足以上特点，因此发展一种轻质，高吸收率的电磁波吸收剂也是极其重要的。多孔碳作为一种介电损耗型吸收剂，具有轻质，比表面积大，以及介电常数大等优点，在电磁波吸收剂领域具有很好的应用前景。

制备多孔碳材料的方法大致可分为模板法和发泡法两大类。模板法虽然能获得孔隙分布均匀的多孔碳，但是工艺复杂，对碳源材料的要求也相对比较苛刻。发泡法虽然不能获得同模板法一样均匀开孔的多孔碳，但是其制备工艺简单，且作为碳源的物质分布广泛，如：中间相沥青、树脂以及蔗糖等。面粉的理论含碳量高达40wt％，是一种理想的可再生的碳源；利用酵母菌替代传统发泡过程中添加的化学试剂作为发泡剂，是一种环境友好的制备方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种以酵母菌作为造孔剂的多孔碳微波吸收剂的制备方法，利用可再生的面粉作为碳源，酵母菌作为造孔剂，最终在惰性气氛中炭化制备出多孔碳微波吸收剂，该制备方法制备工艺简单，生产成本低，且可持续发展。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种以酵母菌作为造孔剂的多孔碳微波吸收剂的制备方法，该工艺包括以下步骤：

1)将干酵母菌粉、面粉和水按照质量比W_{干酵母菌粉}：W_面粉：W_水＝1：(200～400)：(100～200)混合均匀后，揉捏成面团，恒温发酵1～2h；

2)将步骤1)中发酵后的面团100～120℃下干燥，干燥后的产物置于惰性气氛中进行预炭化；

3)将步骤2)中得到的预炭化产物破碎，并筛选出孔隙发达颗粒；

4)将步骤3)中所得颗粒置于惰性气氛中高温煅烧，冷却后收集产物。

所述的以酵母菌作为造孔剂的多孔碳微波吸收剂的制备方法，步骤1)中，干酵母菌粉需要先分散在30～40℃的水浴锅中活化0.5～1h。

所述的以酵母菌作为造孔剂的多孔碳微波吸收剂的制备方法，步骤1)中，优选的，W_{干酵母菌粉}：W_面粉：W_水＝1：200：100。

所述的以酵母菌作为造孔剂的多孔碳微波吸收剂的制备方法，步骤1)中，发酵温度为30～40℃。

所述的以酵母菌作为造孔剂的多孔碳微波吸收剂的制备方法，步骤2)中，预炭化工艺为：升温速率为2～5℃/min，预炭化温度为300～600℃，预炭化时间为1～2h。

所述的以酵母菌作为造孔剂的多孔碳微波吸收剂的制备方法，步骤3)中，预炭化产物破碎后筛选出颗粒粒度为100～500μm，筛选后颗粒孔隙率为30％～80％。

所述的以酵母菌作为造孔剂的多孔碳微波吸收剂的制备方法，步骤4)中，高温煅烧工艺为：升温速率为5～10℃/min，煅烧温度为700～900℃，煅烧时间为1～2h。