[发明专利]一种串珠式一维异质纳米复合材料及其制备方法和应用及聚合物基吸波复合材料

说明书

本发明提供了一种串珠式一维异质纳米复合材料及其制备方法和应用及聚合物基吸波复合材料，属于吸波材料技术领域。本发明将MOFs通过原位合成穿串于一维无机绝缘纳米材料中，经高温煅烧后构建Co‑C@一维无机异质纳米复合材料。通过Co‑C负载量的调节使Co‑C@一维无机异质纳米复合材料的吸波性能在一定范围内实现可调控。在此基础上，将一维异质纳米复合材料填充到聚合物中制备聚合物基吸波复合材料，大长径比的刚性Co‑C@一维无机异质纳米复合材料易于在聚合物基体中分散和搭接，形成三维网络结构，提高了复合材料的吸波性能和综合性能。

技术领域

本发明涉及吸波材料技术领域，尤其涉及一种串珠式一维异质纳米复合材料及其制备方法和应用及聚合物基吸波复合材料。

背景技术

随着电子技术的迅速发展，生活中的电子设备时刻影响着人们的生活，电磁污染不仅对电子通信设备造成损害，对人类的健康也有极大的危害。为了克服电磁辐射所带来的污染问题，电磁波吸收材料应运而生。电磁波吸收材料具有高吸收容量和宽吸收带宽，有利于减弱电磁波对电子通信设备和人体健康的危害。另一方面，电磁吸收材料在军事领域也被广泛应用，并且已经成为衡量一个国家军事水平的一项重要指标。因此，发展具有优异性能的吸波材料在军用、民用等方面都具有举足轻重的意义。

传统的吸波材料有石墨、钛酸钡、铁氧体和碳化硅等，但由于其吸收频带窄、密度大的缺点限制了其应用。近年来，由MOFs(金属有机骨架化合物，英文名称Metal organicFramework)制备的多孔碳纳米复合材料备受关注。MOFs材料是一类由金属离子及团簇与有机配体自组装形成的有机-无机杂化材料，相邻的金属离子之间通过有机配体连接，结构整齐有序，具有比表面积大和孔隙率高等特点。MOFs前驱体可以通过在不同温度下进行碳化而转变为金属/碳复合材料。MOFs煅烧后形成的多孔碳材料将绝缘MOFs转换成导电材料，其内原位形成的磁性金属或金属氧化物团簇纳米粒子可以广泛地调节磁损耗和介电损耗，极大地促进了电磁波在吸收体中的多次反射损耗，有利于提升电磁波吸收效果。然而，MOFs衍生的碳基材料与空气的电阻率相差大，从而造成阻抗不匹配，且MOFs衍生的碳基材料中含有金属颗粒，影响了其化学稳定性，限制了MOFs衍生的碳基材料在电磁波吸收领域的应用。此外，MOFs煅烧后形成的多孔碳材料是一种类似球形的粉末材料，在聚合物等基体中不易分散，如果填充量太少，多孔碳材料中的导电碳颗粒无法大量紧密接触，不能形成大而广泛的导电通路，无法构建导电网络，因此在聚合物基体内部形成导电网络需要较大的填充量(＞60wt％)，这不仅提高了材料的成本，而且会降低聚合物基体材料原有的力学性能和加工流动性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种串珠式一维异质纳米复合材料及其制备方法和应用及聚合物基吸波复合材料，所述串珠式一维异质纳米复合材料具有优异的微波吸收性能，在低填充量即可提高聚合物基体复合材料的吸波性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种串珠式一维异质纳米复合材料，包括一维无机绝缘纳米材料和穿串于所述一维无机绝缘纳米材料上的Co-C颗粒，所述Co-C颗粒由金属有机骨架ZIF-67经烧结制成，所述Co-C颗粒和一维无机绝缘纳米材料形成串珠式结构；所述一维无机绝缘纳米材料包括氮化硼纳米管、氮化硼晶须或氧化铝纳米线。

优选的，所述氮化硼纳米管的直径为30～50nm，长径比为180～300，比表面积为65～75m²/g，平均孔半径为10.86nm；所述一维无机绝缘纳米材料和Co-C颗粒的质量比为1:(1～3)。

本发明提供了上述技术方案所述串珠式一维异质纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将一维无机绝缘纳米材料、钴源、表面活性剂、2-甲基咪唑和有机溶剂混合，进行原位合成，得到ZIF-67@一维无机绝缘纳米复合材料；所述一维无机绝缘纳米材料包括氮化硼纳米管、氮化硼晶须或氧化铝纳米线；