[发明专利]一种生物质基碳纤维电磁吸收材料的制备方法

说明书

一种生物质基碳纤维电磁吸收材料的制备方法，其以水绵为原料，利用氧化剂对水绵进行保留有机骨架下的叶绿素去除得到生物质前驱体，对生物质前驱体进行冷冻干燥以除去水分，在氮气保护条件、700～1000℃下对冷冻干燥后的生物质前驱体进行高温碳化，冷却后即得所述生物质基碳纤维电磁波吸收材料。通过本发明的制备方法得到的电磁吸收材料微观上呈纤维状，纤维粗细较均匀，应用时具有良好的电磁吸收性能，且该材料具有较低的成本，可以用于大规模工业化生产，具有广阔的应用市场。

技术领域

本发明涉及电磁波吸收材料技术领域，具体涉及一种生物质基碳纤维电磁吸收材料的制备方法。

背景技术

电磁波是一种能够传输能量与信息的震荡粒子波，现阶段人类活动产生的电磁波造成了严重的电磁污染，电磁屏蔽材料和吸波材料的研发变得日益迫切。其中，诸如石墨烯，碳纳米管，碳纤维等碳系材料由于具备优良的介电性能，在电磁防护、防止雷达探测等对电磁吸收材料需求领域需求广泛。

但是，现有碳系材料的制备及量产成本偏高，大规模应用有一定难度，限制了电磁吸收材料的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物质基碳纤维电磁吸收材料的制备方法，其以水绵作为原料合成，得到的电磁吸收材料微观上呈纤维状，纤维粗细较均匀，应用时具有良好的电磁吸收性能，且该材料具有较低的成本，可以用于大规模工业化生产，具有广阔的应用市场。

本发明所采用的技术方案是：

一种生物质基碳纤维电磁吸收材料的制备方法，包括以下步骤：以水绵为原料，利用氧化剂对水绵进行保留有机骨架下的叶绿素去除得到生物质前驱体，对生物质前驱体进行冷冻干燥以除去水分，在氮气保护条件、700～1000℃下对冷冻干燥后的生物质前驱体进行高温碳化，冷却后即得所述生物质基碳纤维电磁波吸收材料。

进一步地，所述生物质前驱体的制备过程为：取次氯酸钠水溶液升温至60～90℃，加入水洗后的水绵，在搅拌条件下滴加酸溶液直至水绵完全褪色成白色丝状物即得所述生物质前驱体。

进一步地，所述酸溶液的制备为：取5mL浓硫酸加水稀释至50mL。

进一步地，所说高温碳化的过程为：对生物质前驱体先进行预烧再进行煅烧。

进一步地，所述预烧的过程为：以2～5℃/min的升温速率升温至200～300℃，保温50-70min。

进一步地，所述煅烧的过程为：以2～5℃/min的升温速率升温至700～1000℃，保温60-120min。

进一步地，所述煅烧的过程为：以2～5℃/min的升温速率升温至700℃，保温60-120min。

本发明的有益效果：

1.本发明采用水绵作为原料，所获得的生物质基碳纤维结构简单组分单一，有利于通过如掺杂负载等各种方法来实现性能的优化，其宽度约10～20微米，长度为100～500微米，通过调控碳化温度，在8wt%的低填充比条件下，合成的生物质基碳纤维有效吸收带宽最高可以达到9.0GHz，具有较宽的有效吸收带宽，展现出优越的电磁波吸收性能。

2.本发明所采用的水绵作为一种淡水污染物，本身获取价格极低，获取量大，在处理过程中需要的次氯酸钠溶液及硫酸作为常规化工原料，每公斤的价格在5～10元左右，价格较低，处理流程仅包含冷冻干燥和高温碳化，对设备要求较低，并且合成流程简单，每批生产量仅受原料量及设备容量限制，不会被实验方法制约，通过该方法合成的碳纤维，成本低，能够满足大规模生产及应用需求。