CN109206925A - 一种二硫化钨-多壁碳纳米管三维自组装结构吸波材料 - Google Patents

一种二硫化钨-多壁碳纳米管三维自组装结构吸波材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种二硫化钨‑多壁碳纳米管三维自组装结构吸波材料，吸波材料由二硫化钨和多壁碳纳米管组成，整体呈黑色海绵状，所述的二硫化钨片层嵌插在多壁碳纳米管管壁外侧。本发明的吸波材料在与石蜡混合均匀后，在占总质量10％的情况下，当匹配厚度为3.0mm时，于2‑18GHz频率范围内，反射损失低于‑10dB的频率带宽可达3.08GHz，最大值出现在8.6GHz时，此时反射损失为‑41.4dB。

Description

一种二硫化钨-多壁碳纳米管三维自组装结构吸波材料
技术领域
本发明涉及吸波材料制备技术领域，具体为一种二硫化钨-多壁碳纳米管三维自组装结构吸波材料。
背景技术
当前吸波材料逐渐向(层)薄、(质)轻、(频)宽、(吸波性能)强的方面发展，碳材料以及导电高分子材料逐渐替代传统的铁氧体材料运用在吸波材料中。二硫化钨是一种二维结构的纳米材料，具有大比表面积、优异的导电与导热性能、高力学性能，在复合材料领域有着广泛的应用。
二硫化钨作为一种新型二维材料，其结构为是密排六方的层状结构，且二硫化钨几乎在所有的介质中都不溶解，包括水，油，碱和几乎所有的酸。同时，二硫化钨的热稳定性很好，可以广泛应用于高温、高压、高真空、高负荷，以及有腐蚀性介质等苛刻的工作环境。因此，改性后的二硫化钨纳米片这类新型二维纳米材料，由于具有特殊的电磁特性和良好的耐候性，将会成为电磁吸收材料研究领域中具有应用前景的材料之一。
近年来，通过水热反应形成微观片层结构的二硫化钨是材料领域的研究热点，但是二硫化钨自身的吸波性能较差，无法获得吸收10dB以上的频率范围，因此很多研究都集中在二硫化钨上负载铁氧体以提高吸波性能，但材料质量随之大幅提高，难以在实际应用中推广。
发明内容
本发明的目的在于提供一种二硫化钨-多壁碳纳米管三维自组装结构吸波材料，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种二硫化钨-多壁碳纳米管三维自组装结构吸波材料，所述吸波材料由二硫化钨和多壁碳纳米管组成，材料整体呈黑色海绵状，所述的二硫化钨片层嵌插在多壁碳纳米管管壁外侧。
优选的，其制备方法包括以下步骤：
A、将多壁碳纳米管分散在纯水中，浓度为1.0mg/mL；
B、将0.5g偏钨酸铵，4g硫代乙酰胺，2.8g草酸分别加入到步骤A的溶液中搅拌均匀；
C、将步骤B中的均匀混合溶液放入反应釜中，200℃加热进行反应；
D、经过步骤C的反应，此时偏钨酸铵，硫代乙酰胺，草酸反应生成二硫化钨纳米片层，将反应后的固体产物多次离心，醇洗，水洗，洗去其中杂质后进行冷冻干燥。
优选的，所述步骤D中冷冻干燥温度-50℃--55℃，冷冻干燥时间24小时-26小时。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明制备方法简单，制得的吸波材料与石蜡按混合均匀后，在占总质量10％的情况下，当匹配厚度为3.0mm时，于2-18GHz频率范围内，反射损失低于-10dB的频率带宽可达3.08GHz，最大值出现在8.6GHz时，此时反射损失为-41.4dB。
附图说明
图1为实施例1的吸波性能。
图2为实施例2的吸波性能。
图3为实施例3的吸波性能。
图4为对比例1的吸波性能。
图5为对比例2的吸波性能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
本发明提供如下技术方案：一种二硫化钨-多壁碳纳米管三维自组装结构吸波材料，所述吸波材料由二硫化钨和多壁碳纳米管组成，材料整体呈黑色海绵状，所述的二硫化钨片层嵌插在多壁碳纳米管管壁外侧。
本实施例的制备方法包括以下步骤：
A、将多壁碳纳米管分散在纯水中，浓度为1.0mg/mL；
B、将0.5g偏钨酸铵，4g硫代乙酰胺，2.8g草酸分别加入到步骤A的溶液中搅拌均匀，其中，偏钨酸铵与多壁碳纳米管的质量比为8:1；
C、将步骤B中的均匀混合溶液放入反应釜中，200℃加热进行反应；
D、经过步骤C的反应，此时偏钨酸铵，硫代乙酰胺，草酸反应生成二硫化钨纳米片层，将反应后的固体产物多次离心，醇洗，水洗，洗去其中杂质后进行冷冻干燥。
本实施例中，步骤D中冷冻干燥温度-50℃，冷冻干燥时间24小时。
将二硫化钨-多壁碳纳米管三维自组装结构与石蜡混合均匀，石蜡占总质量95％，压入环形模具中制成样品，其中，环形模具高2.0mm，外径7.0mm，内径3.0mm，其吸波性能如附图1所示。
在图1中，横坐标为测试的频率范围2-18GHz，纵坐标为反射损失，纵坐标值越小，表示电磁波吸收的越多，-10dB为电磁波能量衰减了90％，因此超过-10dB的区域称为有效吸收区域。
实施例二：
一种二硫化钨-多壁碳纳米管三维自组装结构吸波材料，所述吸波材料由二硫化钨和多壁碳纳米管组成，材料整体呈黑色海绵状，所述的二硫化钨片层嵌插在多壁碳纳米管管壁外侧。
本实施例的制备方法包括以下步骤：
A、将多壁碳纳米管分散在纯水中，浓度为1.0mg/mL；
B、将0.5g偏钨酸铵，4g硫代乙酰胺，2.8g草酸分别加入到步骤A的溶液中搅拌均匀，其中，偏钨酸铵与多壁碳纳米管的质量比为8:1；
C、将步骤B中的均匀混合溶液放入反应釜中，200℃加热进行反应；
D、经过步骤C的反应，此时偏钨酸铵，硫代乙酰胺，草酸反应生成二硫化钨纳米片层，将反应后的固体产物多次离心，醇洗，水洗，洗去其中杂质后进行冷冻干燥。
本实施例中，步骤D中冷冻干燥温度-55℃，冷冻干燥时间26小时。
将二硫化钨-多壁碳纳米管自组装结构与石蜡混合均匀，石蜡占总质量90％，压入环形模具中制成样品，其中，环形模具高2.0mm，外径7.0mm，内径3.0mm，其吸波性能如附图2所示。
实施例三：
一种二硫化钨-多壁碳纳米管三维自组装结构吸波材料，所述吸波材料由二硫化钨和多壁碳纳米管组成，材料整体呈黑色海绵状，所述的二硫化钨片层嵌插在多壁碳纳米管管壁外侧。
本实施例的制备方法包括以下步骤：
A、将多壁碳纳米管分散在纯水中，浓度为1.0mg/mL；
B、将0.5g偏钨酸铵，4g硫代乙酰胺，2.8g草酸分别加入到步骤A的溶液中搅拌均匀，其中，偏钨酸铵与多壁碳纳米管的质量比为8:1；
C、将步骤B中的均匀混合溶液放入反应釜中，200℃加热进行反应；
D、经过步骤C的反应，此时偏钨酸铵，硫代乙酰胺，草酸反应生成二硫化钨纳米片层，将反应后的固体产物多次离心，醇洗，水洗，洗去其中杂质后进行冷冻干燥。
本实施例中，步骤D中冷冻干燥温度-52℃，冷冻干燥时间25小时。
将二硫化钨-多壁碳纳米管自组装结构与石蜡混合均匀，石蜡占总质量85％，压入环形模具中制成样品，其中，环形模具高2.0mm，外径7.0mm，内径3.0mm，其吸波性能如附图3所示。
对比例1：将0.5g偏钨酸铵，4g硫代乙酰胺，2.8g草酸分别加入纯水中搅拌均匀，将混合溶液放入反应釜中，200℃加热进行反应；反应后的固体产物经离心，醇洗，水洗，洗去其中杂质后，-50℃冷冻干燥24小时获得单纯二硫化钨三维自组装结构吸波材料。
将单纯二硫化钨三维自组装结构与石蜡混合均匀，石蜡占总质量90％，压入环形模具中制成样品，其中，环形模具高2.0mm，外径7.0mm，内径3.0mm，其吸波性能如附图4所示。
对比例2：将多壁碳纳米管与石蜡混合均匀，石蜡占总质量90％，压入环形模具中制成样品，其中，环形模具高2.0mm，外径7.0mm，内径3.0mm，其吸波性能如附图5所示。
综上所述，本发明制备方法简单，制得的吸波材料与石蜡按混合均匀后，在占总质量10％的情况下，当匹配厚度为3.0mm时，于2-18GHz频率范围内，反射损失低于-10dB的频率带宽可达3.08GHz，最大值出现在8.6GHz时，此时反射损失为-41.4dB。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种二硫化钨-多壁碳纳米管三维自组装结构吸波材料，其特征在于：所述吸波材料由二硫化钨和多壁碳纳米管组成，材料整体呈黑色海绵状，所述的二硫化钨片层嵌插在多壁碳纳米管管壁外侧。
2.实现权利要求1所述的一种二硫化钨-多壁碳纳米管三维自组装结构吸波材料的制备方法，其特征在于：其制备方法包括以下步骤：
A、将多壁碳纳米管分散在纯水中，浓度为1.0mg/mL；
B、将0.5g偏钨酸铵，4g硫代乙酰胺，2.8g草酸分别加入到步骤A的溶液中搅拌均匀；
C、将步骤B中的均匀混合溶液放入反应釜中，200℃加热进行反应；
D、经过步骤C的反应，此时偏钨酸铵，硫代乙酰胺，草酸反应生成二硫化钨纳米片层，将反应后的固体产物多次离心，醇洗，水洗，洗去其中杂质后进行冷冻干燥。
3.根据权利要求1所述的一种二硫化钨-多壁碳纳米管三维自组装结构吸波材料的制备方法，其特征在于：所述步骤D中冷冻干燥温度-50℃--55℃，冷冻干燥时间24小时-26小时。
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