[发明专利]一种有序孔隙木质衍生碳负载钴酸镍吸波材料的制备方法

说明书

一种有序孔隙木质衍生碳负载钴酸镍吸波材料的制备方法，本发明涉及电磁波辐射吸收与防护的复合材料制备领域。本发明要解决现有碳材料单独使用时，阻抗匹配性能差，吸波频带窄，吸收性能较弱的技术问题。方法：处理木块获得有序木质衍生碳；在金属盐溶液中处理，煅烧使NiCo₂O₄双金属氧化物原位负载在有序碳孔道壁上。本发明产品的吸波性能优异，在低密度下具有强吸收和宽有效吸收频带的表现。本发明方法制备的有序孔隙木质衍生碳负载NiCo₂O₄吸波材料应用于电磁波辐射吸收材料领域。

技术领域

本发明涉及电磁波辐射吸收与防护的复合材料制备领域。

背景技术

目前，碳材料已经广泛应用于制备吸波材料，例如，炭黑、石墨烯、碳纤维、碳纳米管和金属有机框架等等。这些碳材料取得了良好的吸波性能，显示了碳材料应用于吸波材料的巨大潜力。但是这些人工制造的碳材料制备工艺复杂，价格昂贵，而且制备过程中不可避免地产生不利于环境及人体健康的副产物。另外，碳材料单独使用时阻抗匹配性能差，吸波频带窄，吸收性能较弱，限制了其在吸波材料领域的应用。因此需要引入一些调节阻抗匹配，增加介电损耗性能的物质与碳材料合成复合材料，以获得良好的吸波性能。

发明内容

本发明要解决现有碳材料单独使用时，阻抗匹配性能差，吸波频带窄，吸收性能较弱的技术问题，而提供一种有序孔隙木质衍生碳负载钴酸镍吸波材料的制备方法。

一种有序孔隙木质衍生碳负载钴酸镍吸波材料的制备方法，是按下述步骤进行的：

步骤一、将木块浸泡在氧化性溶液中，调节pH值为3～5，加热处理；

步骤二、将步骤一处理的木块洗涤烘干，然后放入管式炉内煅烧，获得有序木质衍生碳；

步骤三、将步骤二得到的有序木质衍生碳浸泡在金属盐溶液中处理，获得渗金属盐的木质衍生碳；

步骤四、将步骤三获得的渗金属盐的木质衍生碳烘干，然后放入管式炉内煅烧，得到块体产物，即为所述有序孔隙木质衍生碳负载钴酸镍吸波材料，完成制备。

本发明利用天然木材碳化后留下的有序多孔隙结构，在其内部孔隙壁上负载具有电化学活性的NiCo₂O₄。NiCo₂O₄具有很强的电化学活性，材料内部具有丰富的氧空位，将其与碳材料结合可带来大量的偶极子极化位点，同时木质衍生碳内部孔隙丰富可与NiCo₂O₄形成大量的接触界面，从而引入界面极化，增强介电损耗性能。有序孔隙结构木质衍生碳与NiCo₂O₄的复合构建了一个更为高效的导电网络，有利于增加复合材料的电导损耗。

本发明的有益效果是：

本发明方法制备的有序孔隙木质衍生碳负载NiCo₂O₄吸波材料，其中的NiCo₂O₄为双金属氧化物，木质衍生碳为结晶度低的无定形碳；形貌上，NiCo₂O₄均匀地负载在木质衍生碳的有序贯通的通道壁上，具有微米孔隙有序排列的结构。有序的木质衍生碳为负载NiCo₂O₄复合材料提供了一个高效的导电网络，有益于增强导电损耗能力，同时有序通道有利于电磁波在材料内部多次反射及散射，增加电磁波损耗的机会。另外无定形碳与NiCo₂O₄均存在大量缺陷和界面，会成为偶极子极化以及界面极化的中心，以增强电磁波损耗能力。

本发明方法制备的有序孔隙木质衍生碳负载NiCo₂O₄吸波材料的吸波性能优秀，最大吸收强度达到-40dB，最大有效吸收频带达到7GHz。同时制备工艺简单，安全，快速，成本低，环境友好，有望投入实际应用。