[发明专利]碳纳米管/Ni卟啉负载的吸波材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于吸波材料领域，具体涉及一种碳纳米管/Ni卟啉负载的吸波材料及其制备方法和应用。所述碳纳米管/Ni卟啉负载的吸波材料为一维管状相互交织的三维网状结构，所述纤维由CNTs基体和Ni‑TAPP负载薄层组成，其中，所述Ni‑TAPP负载薄层分布在CNTs基体表面。所述包括：(1)将Ni‑TAPP和DMF溶液、CNTs和DMF溶液混合后静置；(2)将静置后的反应物进行离心清洗收集并干燥，即得。本发明将Ni‑TAPP和CNTs有效地进行纳米尺度的复合，制备的材料具有优异性能。

技术领域

本发明属于吸波材料领域，具体涉及一种碳纳米管/Ni卟啉负载的吸波及其制备方法和应用。

背景技术

本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

近年来，轻质高性能碳纳米管(CNTs)因其相对于传统金属电磁波吸波材料的独特优势而受到广泛关注。然而，碳纳米管过高的介电常数导致碳材料与空气的阻抗匹配较差，因而导致其电磁波吸收性能较差。为了克服这一障碍，普遍的想法是负载Fe、Co、Ni等磁性颗粒。然而，负载粒子的密度无一例外地远远高于CNTs，导致复合材料的密度很高。此外，制备工艺复杂、易氧化也限制了其进一步应用。因此，探索轻质、高化学稳定性的高效碳纳米管基电磁波吸波吸波材料仍然是一个重大挑战。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种碳纳米管/Ni卟啉负载的吸波材料及其制备方法和应用。本发明将CNTs和Ni卟啉材料有效地进行纳米尺度的复合，制备的CNTs/Ni卟啉负载的复合材料具有吸收强度高，匹配厚度薄，轻质，抗氧化能力强等特点，同时本发明的制备方法简单易行、成本低，极具工业化应用前景。

为实现上述发明目的，本发明公开了下述技术方案：

本发明第一方面，提供一种碳纳米管/Ni卟啉负载的吸波材料。

一种碳纳米管/Ni卟啉负载的吸波材料，其为一维纤维相互交织的三维网状结构，所述一维纤维由碳纳米管基体和5,10,15,20-四(4-氨基苯基)卟啉镍负载薄层组成，其中，所述5,10,15,20-四(4-氨基苯基)卟啉镍负载薄层分布在碳纳米管基体表面。

作为进一步的技术方案，所述吸波材料中，一维纤维中，Ni的重量百分比分数为0.03％-0.23％。5,10,15,20-四(4-氨基苯基)卟啉的负载量(重量百分比)为0.37％-2.86％。

作为进一步的技术方案，所述吸波材料中，一维纤维的长度为10-30μm，直径为10-20nm。

卟啉及其衍生物具有广泛的电子共轭、稳定的中心金属离子和结构剪裁能力，是开发吸波材料的理想候选材料。卟啉与CNTs结合后，在界面处可形成丰富的非均相结构，这可能更有利于CNTs电磁参数的调控。此外，具有π平面结构的卟啉衍生物可以在碳纳米管的π-电子平面上构建多维异质结构，并在两者的界面上产生亲密的电接触。

本发明首次将卟啉衍生物[5,10,15,20-四(4-氨基苯基)卟啉镍，Ni-TAPP]通过简单的自组装方法，在非共价π-π相互作用的驱动下与CNTs有效结合。该材料的反射损耗(RL)最小值为-66.5dB(10.1GHz,1.9mm)，填充率低至2.86％。性能的显著提高源于结构和功能的协同，保证了优化的阻抗匹配、合理的导电损耗和增强的界面极化。