CN117353046A - 一种中空多层复合电磁吸波材料及其制备方法 - Google Patents
一种中空多层复合电磁吸波材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117353046A CN117353046A CN202311650263.2A CN202311650263A CN117353046A CN 117353046 A CN117353046 A CN 117353046A CN 202311650263 A CN202311650263 A CN 202311650263A CN 117353046 A CN117353046 A CN 117353046A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- hollow
- electromagnetic wave
- absorbing material
- composite electromagnetic
- cobalt oxide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 title claims abstract description 79
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 66
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 93
- YTBWYQYUOZHUKJ-UHFFFAOYSA-N oxocobalt;oxonickel Chemical compound [Co]=O.[Ni]=O YTBWYQYUOZHUKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 59
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 50
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 38
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 claims abstract description 38
- 239000012621 metal-organic framework Substances 0.000 claims abstract description 32
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 150000001868 cobalt Chemical class 0.000 claims abstract description 8
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims abstract description 8
- 150000002815 nickel Chemical class 0.000 claims abstract description 8
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 claims description 27
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 26
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 16
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 16
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 15
- 239000013049 sediment Substances 0.000 claims description 15
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 15
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 12
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims description 12
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 10
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 9
- QGUAJWGNOXCYJF-UHFFFAOYSA-N cobalt dinitrate hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Co+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O QGUAJWGNOXCYJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 7
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- LXBGSDVWAMZHDD-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-1h-imidazole Chemical compound CC1=NC=CN1 LXBGSDVWAMZHDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 5
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims description 4
- JPYHHZQJCSQRJY-UHFFFAOYSA-N Phloroglucinol Natural products CCC=CCC=CCC=CCC=CCCCCC(=O)C1=C(O)C=C(O)C=C1O JPYHHZQJCSQRJY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- WQZGKKKJIJFFOK-DVKNGEFBSA-N alpha-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-DVKNGEFBSA-N 0.000 claims description 4
- AOPCKOPZYFFEDA-UHFFFAOYSA-N nickel(2+);dinitrate;hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Ni+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O AOPCKOPZYFFEDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- QCDYQQDYXPDABM-UHFFFAOYSA-N phloroglucinol Chemical compound OC1=CC(O)=CC(O)=C1 QCDYQQDYXPDABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229960001553 phloroglucinol Drugs 0.000 claims description 4
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 claims description 3
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 claims description 3
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 claims description 3
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 3
- QXZUUHYBWMWJHK-UHFFFAOYSA-N [Co].[Ni] Chemical compound [Co].[Ni] QXZUUHYBWMWJHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 10
- 229910000531 Co alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 9
- 230000010287 polarization Effects 0.000 abstract description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 45
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N imidazole Natural products C1=CNC=N1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 10
- -1 zeolite imidazole ester Chemical class 0.000 description 10
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 9
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 8
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 4
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 4
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 4
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 229910001429 cobalt ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920006316 polyvinylpyrrolidine Polymers 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLJKHNWPARRRJB-UHFFFAOYSA-N cobalt(2+) Chemical compound [Co+2] XLJKHNWPARRRJB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000005087 graphitization Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q17/00—Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q17/00—Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems
- H01Q17/004—Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems using non-directional dissipative particles, e.g. ferrite powders
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K9/00—Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
- H05K9/0073—Shielding materials
- H05K9/0081—Electromagnetic shielding materials, e.g. EMI, RFI shielding
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
Abstract
本发明提供了一种中空多层复合电磁吸波材料及其制备方法，该方法通过制备碳微球粉末；将碳微球粉末分散于镍盐和钴盐的混合溶液中，并在空气中煅烧，得到中空多层镍钴氧化物粉末；利用水热法，在中空多层镍钴氧化物粉末表面包覆金属有机框架材料ZIF‑67；将表面包覆金属有机框架材料ZIF‑67的中空多层镍钴氧化物粉末在氩气气氛下煅烧，制备得到中空多层复合电磁吸波材料，具体的，中空多层复合电磁吸波材料中的镍钴合金有效增强了材料的磁损耗以及极化特性，同时，有效改善了吸波材料的介电损耗、匹配阻抗和反射损耗特性。
Description
技术领域
本发明属于电磁吸波材料的技术领域，具体涉及一种中空多层复合电磁吸波材料及其制备方法。
背景技术
随着科学技术的飞速发展，电子设备不断小型化及精密化，电磁干扰的影响越来越显著，同时所辐射的电磁波也给人体健康等产生了巨大的威胁。
电磁吸波材料可以通过介电损耗和磁损耗机制来实现对电磁波的吸收，从而消除电磁波的不利影响。因此，发展高效电磁吸波材料迫在眉睫。
大量研究发现，中空多层结构材料因其特殊的结构特征，使得它拥有着极其丰富的物理和化学特性，包括高比表面积、多活性位点、低密度和多重反射等特点，是满足强极化弛豫和匹配阻抗特性需求的可行途径，有望成为理想的电磁吸波材料。然而，当前的中空多层结构电磁吸波材料仍然面临着阻抗匹配差、有效吸收带宽窄、填充量大等不足。
发明内容
基于此，本发明实施例当中提供了一种中空多层复合电磁吸波材料及其制备方法，旨在解决上述问题。
本发明实施例的第一方面提供了一种中空多层复合电磁吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
制备碳微球粉末；
将碳微球粉末分散于镍盐和钴盐的混合溶液中，并在空气中煅烧，得到中空多层镍钴氧化物粉末；
利用水热法，在所述中空多层镍钴氧化物粉末表面包覆金属有机框架材料ZIF-67；
将表面包覆金属有机框架材料ZIF-67的中空多层镍钴氧化物粉末在氩气气氛下煅烧，制备得到中空多层复合电磁吸波材料。
进一步的，所述制备碳微球的步骤包括：
将α-D-葡萄糖和无水间苯三酚溶于去离子水中，搅拌均匀，得到乳白色溶液；
将乳白色溶液加入反应釜中并在烘箱内进行反应，将所得产物进行抽滤，并对抽滤后的沉淀物采用去离子水和无水乙醇洗涤；
将洗涤后的样品放入真空干燥箱中干燥，得到所述碳微球粉末。
进一步的，所述将碳微球粉末分散于镍盐和钴盐的混合溶液中，并在空气中煅烧，得到中空多层镍钴氧化物粉末的步骤包括：
将碳微球粉末和氢氧化钠超声分散在去离子水和无水乙醇的混合溶液，然后加入六水合硝酸镍和六水合硝酸钴，并进行磁力搅拌；
磁力搅拌结束后，进行抽滤，并对抽滤后的沉淀物采用去离子水和无水乙醇洗涤；
将洗涤后的样品放入真空干燥箱中干燥，得到吸附有Ni2+和Co2+的碳微球粉末；
将吸附有Ni2+和Co2+的碳微球粉末在空气中进行热处理，自然冷却后得到中空多层镍钴氧化物粉末。
进一步的，所述将吸附有Ni2+和Co2+的碳微球粉末在空气中进行热处理，自然冷却后得到中空多层镍钴氧化物粉末的步骤中，热处理为，以升温速率为1℃/min升至350℃，然后以升温速率为2℃/min，升至500℃，并在500 ℃下保温2 h 。
进一步的，所述利用水热法，在所述中空多层镍钴氧化物粉末表面包覆金属有机框架材料ZIF-67的步骤包括：
将中空多层镍钴氧化物粉末超声分散至甲醇溶液中，并加入聚乙烯吡咯烷酮，混合均匀后进行磁力搅拌；
磁力搅拌结束后，进行抽滤，并对抽滤后的沉淀物依次进行洗涤、干燥，得到干燥的样品；
将干燥的样品、六水合硝酸钴、2-甲基咪唑以及甲醇溶液混合均匀，放入烘箱中保温第一预设时间后，静置第二预设时间；
将静置后的样品进行抽滤，并对抽滤后的沉淀物采用无水乙醇洗涤后，放入真空干燥箱中干燥，得到表面包覆金属有机框架材料ZIF-67的中空多层镍钴氧化物粉末。
进一步的，所述将表面包覆金属有机框架材料ZIF-67的中空多层镍钴氧化物粉末在氩气气氛下煅烧，制备得到中空多层复合电磁吸波材料的步骤中，煅烧条件为，热处理升温速率为2℃/min，升温至550℃，保温2h，自然冷却后得到中空多层复合电磁吸波材料。
进一步的，所述碳微球粉末的粒径为500-3000nm。
进一步的，所述中空多层镍钴氧化物粉末的粒径为100-3000nm。
进一步的，表面包覆金属有机框架材料ZIF-67的中空多层镍钴氧化物粉末的粒径为500-5000nm。
本发明实施例的第二方面提供了一种中空多层复合电磁吸波材料，该中空多层复合电磁吸波材料采用上述的中空多层复合电磁吸波材料的制备方法制备得到。
与现有技术相比，实施本发明具有如下有益效果：
通过制备碳微球粉末；将碳微球粉末分散于镍盐和钴盐的混合溶液中，并在空气中煅烧，得到中空多层镍钴氧化物粉末；利用水热法，在中空多层镍钴氧化物粉末表面包覆金属有机框架材料ZIF-67；将表面包覆金属有机框架材料ZIF-67的中空多层镍钴氧化物粉末在氩气气氛下煅烧，制备得到中空多层复合电磁吸波材料，具体的，中空多层复合电磁吸波材料中的镍钴合金有效增强了材料的磁损耗以及极化特性，同时，有效改善了吸波材料的介电损耗、匹配阻抗和反射损耗特性。
附图说明
图1是本发明提供的一种中空多层复合电磁吸波材料的制备方法的流程图；
图2为本发明实施例一中的中空多层球状镍钴氧化物粉末的SEM图；
图3为本发明实施例一中的表面包覆金属有机框架材料ZIF-67的中空多层镍钴氧化物粉末的SEM图；
图4为本发明实施例一中的表面包覆金属有机框架材料ZIF-67的中空多层镍钴氧化物粉末的XRD图；
图5为本发明实施例一中的中空多层复合电磁吸波材料的SEM图；
图6为本发明实施例一中的中空多层复合电磁吸波材料的XRD图；
图7为本发明实施例一中的中空多层复合电磁吸波材料填充度为20wt%的复介电常数和复磁导率频谱图；
图8为本发明实施例一中的中空多层复合电磁吸波材料填充度为20 wt%的反射损耗曲线图；
图9为本发明实施例二中的中空多层复合电磁吸波材料的SEM图；
图10为本发明实施例二中的中空多层复合电磁吸波材料的XRD图；
图11为本发明实施例二中的中空多层复合电磁吸波材料填充度为20wt%的复介电常数和复磁导率频谱图；
图12为本发明实施例二中的中空多层复合电磁吸波材料填充度为20 wt%的反射损耗曲线图。
以下具体实施方式将结合上述附图进一步说明。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1，为本发明提供的一种中空多层复合电磁吸波材料的制备方法的流程图，其中，该制备方法具体包括如下步骤：
步骤S01，制备碳微球粉末。
具体的，将α-D-葡萄糖和无水间苯三酚溶于去离子水中，搅拌均匀，得到乳白色溶液；将乳白色溶液加入反应釜中并在烘箱内进行反应，将所得产物进行抽滤，并对抽滤后的沉淀物采用去离子水和无水乙醇洗涤；将洗涤后的样品放入真空干燥箱中干燥，得到碳微球粉末，其中，碳微球粉末为黑色粉末，颗粒为球状，粒径为500-3000nm。
步骤S02，将碳微球粉末分散于镍盐和钴盐的混合溶液中，并在空气中煅烧，得到中空多层镍钴氧化物粉末。
其中，将碳微球粉末和氢氧化钠超声分散在去离子水和无水乙醇的混合溶液，然后加入六水合硝酸镍和六水合硝酸钴，并进行磁力搅拌；磁力搅拌结束后，进行抽滤，并对抽滤后的沉淀物采用去离子水和无水乙醇洗涤；将洗涤后的样品放入真空干燥箱中干燥，得到吸附有Ni2+和Co2+的碳微球粉末；将吸附有Ni2+和Co2+的碳微球粉末在空气中进行热处理，自然冷却后得到中空多层镍钴氧化物粉末，该中空多层镍钴氧化物粉末为黑灰色粉末，呈现由小颗粒组装而成的，粒径为100-3000nm，其中，热处理为，以升温速率为1℃/min升至350℃，然后以升温速率为2℃/min，升至500℃，并在500 ℃下保温2 h。
步骤S03，利用水热法，在所述中空多层镍钴氧化物粉末表面包覆金属有机框架材料ZIF-67。
需要说明的是，首先将中空多层镍钴氧化物粉末超声分散至甲醇溶液中，并加入聚乙烯吡咯烷酮，混合均匀后进行磁力搅拌；磁力搅拌结束后，进行抽滤，并对抽滤后的沉淀物依次进行洗涤、干燥，得到干燥的样品；将干燥的样品、六水合硝酸钴、2-甲基咪唑以及甲醇溶液混合均匀，放入烘箱中保温第一预设时间后，静置第二预设时间，其中，第二预设时间大于第一预设时间；将静置后的样品进行抽滤，并对抽滤后的沉淀物采用无水乙醇洗涤后，放入真空干燥箱中干燥，得到表面包覆金属有机框架材料ZIF-67的中空多层镍钴氧化物粉末，其中，该表面包覆金属有机框架材料ZIF-67的中空多层镍钴氧化物粉末为黑紫色粉末，颗粒呈现球状，表面存在ZIF-67包覆层，粒径为500-5000nm。
步骤S04，将表面包覆金属有机框架材料ZIF-67的中空多层镍钴氧化物粉末在氩气气氛下煅烧，制备得到中空多层复合电磁吸波材料。
具体的，煅烧条件为，热处理升温速率为2℃/min，升温至550℃，保温2h，自然冷却后得到中空多层复合电磁吸波材料。
综上，本发明实施例提供的一种中空多层复合电磁吸波材料的制备方法，通过以碳微球为前驱体，在吸附镍钴离子后，经由空气中高温热处理形成中空多层的镍钴氧化物，在聚乙烯吡咯烷酮（k30）的活化下，钴离子和2-甲基咪唑在水热温度下形成沸石咪唑酯框架材料包覆在其表面，再经由惰性气体高温处理，沸石咪唑酯框架材料高度石墨化的同时，镍钴氧化物被还原，获得一种由中空多层镍钴合金外面包覆沸石咪唑酯衍生的碳材料的复合电磁吸波材料。同时，还通过对热解温度的控制，可以有效的调整产物中镍钴氧化物被还原成镍钴合金的程度以及沸石咪唑酯框架材料的石墨化程度，进而可优化产物的电磁性能。高度石墨化的沸石咪唑酯框架材料、钴纳米颗粒、以及被还原的镍钴合金极大的提升了吸波材料的导电性，外层的多孔碳材料有利于构建材料的导电网络，进一步提升吸波材料的导电性的同时还可以对内部的形貌起到一定的保护作用。另外，中空多层结构的镍钴合金有效增强了材料的磁损耗以及极化特性，通过二者的复合，成功改善了吸波材料的介电损耗、匹配阻抗和反射损耗特性。
本发明另一方面还提出一种中空多层复合电磁吸波材料，采用上述的中空多层复合电磁吸波材料的制备方法制备得到。
为了便于理解本发明，下面将给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
实施例一
本实施例一提供一种中空多层复合电磁吸波材料的制备方法，具体步骤包括：
步骤一，制备碳微球粉末；
将2.17 g的α-D-葡萄糖、1.77 g无水间苯三酚溶解于70 ml去离子水中，搅拌至溶液为均匀乳白色，再将所述混合物加入反应釜中在180 ℃烘箱中保温20 h，抽滤、并用去离子水和无水乙醇洗涤三次，在真空干燥箱中70 ℃条件下干燥12 h，得到碳微球粉末。
步骤二，将碳微球粉末分散于镍盐和钴盐的混合溶液中，并在空气中煅烧，得到中空多层镍钴氧化物粉末；
将所述1.6 g碳微球粉末与0.064 g氢氧化钠超声分散在80 ml去离子水和无水乙醇的混合溶液（无水乙醇:水＝1:1）中。然后加入9.312 g六水合硝酸镍和4.656 g六水合硝酸钴，后将上述混合物在80 ℃油浴锅内磁力搅拌11h。抽滤、并用去离子水和无水乙醇洗涤三次，最后在真空干燥箱中70 ℃条件下干燥12 h，得到吸附有Ni2+和Co2+的碳微球粉末。
进一步的，将上述吸附Ni2+和Co2+的碳微球粉末在空气中热处理，升温速率为1℃/min升至350 ℃，然后以升温速率为2 ℃/min，升至500 ℃，并在500 ℃下保温2 h，自然冷却后得到中空多层球状镍钴氧化物粉末，请参阅图2，为本发明实施例一中的中空多层球状镍钴氧化物粉末的SEM图。
步骤三，利用水热法，在所述中空多层镍钴氧化物粉末表面包覆金属有机框架材料ZIF-67；
具体的，取110 mg中空多层球状镍钴氧化物粉末超声分散至甲醇溶液中，其中，混合溶液中甲醇体积为60 mL，加入聚乙烯吡咯烷酮（K30）0.5 g，混合均匀，磁力搅拌6h，后依次进行抽滤、洗涤及干燥处理；再将50 mg上述干燥的样品，60 mg六水合硝酸钴，135 mg的2-甲基咪唑以及30 ml甲醇混合均匀，在烘箱中150 ℃条件下保温反应40 min，静置12 h后抽滤，并用无水乙醇洗涤三次后，在真空干燥箱中70 ℃条件下干燥12 h，得到沸石咪唑酯ZIF-67包覆的镍钴氧化物，即表面包覆金属有机框架材料ZIF-67的中空多层镍钴氧化物粉末。请参阅图3和图4，图3为本发明实施例一中的表面包覆金属有机框架材料ZIF-67的中空多层镍钴氧化物粉末的SEM图，图4为本发明实施例一中的表面包覆金属有机框架材料ZIF-67的中空多层镍钴氧化物粉末的XRD图。
步骤四，将表面包覆金属有机框架材料ZIF-67的中空多层镍钴氧化物粉末在氩气气氛下煅烧，制备得到中空多层复合电磁吸波材料；
在本实施例当中，将表面包覆金属有机框架材料ZIF-67的中空多层镍钴氧化物粉末在氩气气氛中热处理，热处理升温速率为2℃/min，升温至550℃，保温2 h，自然冷却后获得中空多层镍钴合金和沸石咪唑酯衍生碳材料复合的电磁吸波材料，即中空多层复合电磁吸波材料。请参阅图5、图6、图7及图8，图5为本发明实施例一中的中空多层复合电磁吸波材料的SEM图，图6为本发明实施例一中的中空多层复合电磁吸波材料的XRD图，图7为本发明实施例一中的中空多层复合电磁吸波材料填充度为20wt%的复介电常数和复磁导率频谱图，从图7中可以看出制备得到的中空多层复合电磁吸波材料具有很好的介电损耗和磁损耗能力，图8为本发明实施例一中的中空多层复合电磁吸波材料填充度为20 wt%的反射损耗曲线图，如图8所示，在2.9 mm厚度，10.86 GHz时，材料反射损耗峰可达-31.2 dB，且实现8.56-12.56 GHz的有效吸收。
实施例二
本实施例二同样提供一种中空多层复合电磁吸波材料的制备方法，与实施例一的区别在于，将表面包覆金属有机框架材料ZIF-67的中空多层镍钴氧化物粉末在氩气气氛下煅烧，制备得到中空多层复合电磁吸波材料的步骤中，将表面包覆金属有机框架材料ZIF-67的中空多层镍钴氧化物粉末在氩气气氛中热处理，热处理的温度为450℃。请参阅图9、图10、图11及图12，图9为本发明实施例二中的中空多层复合电磁吸波材料的SEM图，图10为本发明实施例二中的中空多层复合电磁吸波材料的XRD图，图11为本发明实施例二中的中空多层复合电磁吸波材料填充度为20wt%的复介电常数和复磁导率频谱图，图12为本发明实施例二中的中空多层复合电磁吸波材料填充度为20 wt%的反射损耗曲线图。
实施例三
本实施例三同样提供一种中空多层复合电磁吸波材料的制备方法，与实施例一的区别在于，将表面包覆金属有机框架材料ZIF-67的中空多层镍钴氧化物粉末在氩气气氛下煅烧，制备得到中空多层复合电磁吸波材料的步骤中，将表面包覆金属有机框架材料ZIF-67的中空多层镍钴氧化物粉末在氩气气氛中热处理，热处理的温度为650℃。
由上述各实施例可以发现，本发明基于中空多层镍钴合金和沸石咪唑酯衍生的碳材料复合的电磁吸波材料可在填充量仅20wt%，2.9mm厚度下，有效吸收频带可达4.0GHz，最低反射损耗为-31.34dB，表现出优良的轻质宽频吸波特性，优于大多现有吸波材料。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例 或示例中以合适的方式结合。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种中空多层复合电磁吸波材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
制备碳微球粉末；
将碳微球粉末分散于镍盐和钴盐的混合溶液中，并在空气中煅烧，得到中空多层镍钴氧化物粉末；
利用水热法，在所述中空多层镍钴氧化物粉末表面包覆金属有机框架材料ZIF-67；
将表面包覆金属有机框架材料ZIF-67的中空多层镍钴氧化物粉末在氩气气氛下煅烧，制备得到中空多层复合电磁吸波材料。
2.根据权利要求1所述的中空多层复合电磁吸波材料的制备方法，其特征在于，所述制备碳微球的步骤包括：
将α-D-葡萄糖和无水间苯三酚溶于去离子水中，搅拌均匀，得到乳白色溶液；
将乳白色溶液加入反应釜中并在烘箱内进行反应，将所得产物进行抽滤，并对抽滤后的沉淀物采用去离子水和无水乙醇洗涤；
将洗涤后的样品放入真空干燥箱中干燥，得到所述碳微球粉末。
3.根据权利要求2所述的中空多层复合电磁吸波材料的制备方法，其特征在于，所述将碳微球粉末分散于镍盐和钴盐的混合溶液中，并在空气中煅烧，得到中空多层镍钴氧化物粉末的步骤包括：
将碳微球粉末和氢氧化钠超声分散在去离子水和无水乙醇的混合溶液，然后加入六水合硝酸镍和六水合硝酸钴，并进行磁力搅拌；
磁力搅拌结束后，进行抽滤，并对抽滤后的沉淀物采用去离子水和无水乙醇洗涤；
将洗涤后的样品放入真空干燥箱中干燥，得到吸附有Ni2+和Co2+的碳微球粉末；
将吸附有Ni2+和Co2+的碳微球粉末在空气中进行热处理，自然冷却后得到中空多层镍钴氧化物粉末。
4.根据权利要求3所述的中空多层复合电磁吸波材料的制备方法，其特征在于，所述将吸附有Ni2+和Co2+的碳微球粉末在空气中进行热处理，自然冷却后得到中空多层镍钴氧化物粉末的步骤中，热处理为，以升温速率为1℃/min升至350℃，然后以升温速率为2℃/min，升至500℃，并在500 ℃下保温2 h 。
5.根据权利要求1所述的中空多层复合电磁吸波材料的制备方法，其特征在于，所述利用水热法，在所述中空多层镍钴氧化物粉末表面包覆金属有机框架材料ZIF-67的步骤包括：
将中空多层镍钴氧化物粉末超声分散至甲醇溶液中，并加入聚乙烯吡咯烷酮，混合均匀后进行磁力搅拌；
磁力搅拌结束后，进行抽滤，并对抽滤后的沉淀物依次进行洗涤、干燥，得到干燥的样品；
将干燥的样品、六水合硝酸钴、2-甲基咪唑以及甲醇溶液混合均匀，放入烘箱中保温第一预设时间后，静置第二预设时间；
将静置后的样品进行抽滤，并对抽滤后的沉淀物采用无水乙醇洗涤后，放入真空干燥箱中干燥，得到表面包覆金属有机框架材料ZIF-67的中空多层镍钴氧化物粉末。
6.根据权利要求1所述的中空多层复合电磁吸波材料的制备方法，其特征在于，所述将表面包覆金属有机框架材料ZIF-67的中空多层镍钴氧化物粉末在氩气气氛下煅烧，制备得到中空多层复合电磁吸波材料的步骤中，煅烧条件为，热处理升温速率为2℃/min，升温至550℃，保温2h，自然冷却后得到中空多层复合电磁吸波材料。
7.根据权利要求2所述的中空多层复合电磁吸波材料的制备方法，其特征在于，所述碳微球粉末的粒径为500-3000nm。
8.根据权利要求4所述的中空多层复合电磁吸波材料的制备方法，其特征在于，所述中空多层镍钴氧化物粉末的粒径为100-3000nm。
9.根据权利要求5所述的中空多层复合电磁吸波材料的制备方法，其特征在于，表面包覆金属有机框架材料ZIF-67的中空多层镍钴氧化物粉末的粒径为500-5000nm。
10.一种中空多层复合电磁吸波材料，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的中空多层复合电磁吸波材料的制备方法制备得到。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311650263.2A CN117353046B (zh) | 2023-12-05 | 2023-12-05 | 一种中空多层复合电磁吸波材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311650263.2A CN117353046B (zh) | 2023-12-05 | 2023-12-05 | 一种中空多层复合电磁吸波材料及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117353046A true CN117353046A (zh) | 2024-01-05 |
| CN117353046B CN117353046B (zh) | 2024-06-04 |
Family
ID=89367788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311650263.2A Active CN117353046B (zh) | 2023-12-05 | 2023-12-05 | 一种中空多层复合电磁吸波材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117353046B (zh) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USH1002H (en) * | 1990-04-16 | 1991-12-03 | Hahn Harold T | Microwave absorbing material |
| CN105820796A (zh) * | 2016-04-25 | 2016-08-03 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 负载磁性合金的多孔碳球复合吸波材料的制备方法 |
| CN112897569A (zh) * | 2021-01-29 | 2021-06-04 | 安徽理工大学 | 一种镍/氧化锌/碳/还原氧化石墨烯超薄吸波剂的制备方法 |
| CN113023788A (zh) * | 2019-12-25 | 2021-06-25 | 洛阳尖端技术研究院 | 镍钴中空复合颗粒、其制备方法及其应用 |
| WO2021135252A1 (zh) * | 2019-12-31 | 2021-07-08 | 苏州阿德旺斯新材料有限公司 | 一种一维金属氧化物/碳化物复合材料及其制备方法 |
| CN114390884A (zh) * | 2022-01-27 | 2022-04-22 | 合肥工业大学 | 一种轻质铁镍合金基磁性的复合吸波材料及制备方法 |
| US20220246934A1 (en) * | 2021-02-04 | 2022-08-04 | Beijing Institute Of Technology | Preparation Method and Application for Metal Sulfide Hollow Microspheres with Enriched Sulfur Vacancies |
| CN115594232A (zh) * | 2022-10-21 | 2023-01-13 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所（Cn） | 一种负载空心氧化物纳米盒的三维定向多孔气凝胶及其制备方法和应用 |
| CN116940094A (zh) * | 2023-06-30 | 2023-10-24 | 东南大学 | MXene原位生长CNTs空心球壳复合C-Co骨架吸波材料及制备方法 |
-
2023
- 2023-12-05 CN CN202311650263.2A patent/CN117353046B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USH1002H (en) * | 1990-04-16 | 1991-12-03 | Hahn Harold T | Microwave absorbing material |
| CN105820796A (zh) * | 2016-04-25 | 2016-08-03 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 负载磁性合金的多孔碳球复合吸波材料的制备方法 |
| CN113023788A (zh) * | 2019-12-25 | 2021-06-25 | 洛阳尖端技术研究院 | 镍钴中空复合颗粒、其制备方法及其应用 |
| WO2021135252A1 (zh) * | 2019-12-31 | 2021-07-08 | 苏州阿德旺斯新材料有限公司 | 一种一维金属氧化物/碳化物复合材料及其制备方法 |
| CN112897569A (zh) * | 2021-01-29 | 2021-06-04 | 安徽理工大学 | 一种镍/氧化锌/碳/还原氧化石墨烯超薄吸波剂的制备方法 |
| US20220246934A1 (en) * | 2021-02-04 | 2022-08-04 | Beijing Institute Of Technology | Preparation Method and Application for Metal Sulfide Hollow Microspheres with Enriched Sulfur Vacancies |
| CN114390884A (zh) * | 2022-01-27 | 2022-04-22 | 合肥工业大学 | 一种轻质铁镍合金基磁性的复合吸波材料及制备方法 |
| CN115594232A (zh) * | 2022-10-21 | 2023-01-13 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所（Cn） | 一种负载空心氧化物纳米盒的三维定向多孔气凝胶及其制备方法和应用 |
| CN116940094A (zh) * | 2023-06-30 | 2023-10-24 | 东南大学 | MXene原位生长CNTs空心球壳复合C-Co骨架吸波材料及制备方法 |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| QINGWEI LIU 等: "ZIF-67 Derived Co-Ni/C Composites for High-Efficiency Broadband Microwave Absorption", 《 CHARACTERIZATION AND MANUFACTURING OF NANO-COMPOSITES AND NANO-COMPOSITE COATINGS》, 3 November 2022 (2022-11-03) * |
| SHIMING YANG 等: "Rational design and synthesis of multi-shelled NiCo2S4 hollow microspheres for high performance supercapacitors", 《JOURNAL OF ENERGY STORAGE》 * |
| 强荣: "FexCo1-x/C与C@C吸波材料的制备及性能", 《博士电子期刊》, 15 January 2019 (2019-01-15) * |
| 杨文等: "中空笼状多孔结构镍钴层状氢氧化物的 制备及其电化学性能", 《物理学报》 * |
| 杨芾藜;侯兴哲;杨平安;余淼;: "原位还原法制备碳微球/钴核壳结构及其吸波性能测试", 化工新型材料, no. 03 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117353046B (zh) | 2024-06-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110012656B (zh) | 一种纳米复合吸波材料的制备方法 | |
| CN112961650B (zh) | 一种三金属有机框架衍生铁镍合金/多孔碳超薄吸波剂及其制备方法 | |
| CN108154984B (zh) | 一种多孔四氧化三铁/碳纳米棒状电磁波吸收材料及其制备方法与应用 | |
| CN112251193A (zh) | 一种基于MXene与金属有机框架的复合吸波材料及其制备方法和应用 | |
| CN112980390B (zh) | 一种双金属有机框架衍生磁碳复合吸波材料的制备方法 | |
| CN113088252A (zh) | 一种铁钴镍合金/碳/石墨烯超薄吸波材料及其制备方法 | |
| CN114195197B (zh) | 一种磁性多孔碳复合物及其制备方法与应用 | |
| CN111117265B (zh) | 一种核壳结构复合微波吸收材料 | |
| CN111410194B (zh) | 一种由zif-67/三聚氰胺制得的复合电磁吸波泡沫及其制备方法 | |
| CN115491177B (zh) | 一种mof衍生的碳基磁性纳米复合电磁波吸收材料及其制备方法 | |
| CN112920773A (zh) | 三金属有机框架衍生的中空核壳NiCo合金@C超薄吸波剂及其制备方法 | |
| CN110498990B (zh) | 一种C@Ni复合材料的制备方法及电磁屏蔽薄膜 | |
| CN110723720B (zh) | 一种轻质宽频电磁波吸收材料及其制备方法 | |
| CN112752496A (zh) | 空心状氮掺杂氧化镍/镍/碳复合材料、制备方法及应用 | |
| CN112996375B (zh) | 一种Cu9S5/C复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN117881172A (zh) | 一种NiFe@C核壳结构吸波材料的制备方法及相应的材料 | |
| CN117353046B (zh) | 一种中空多层复合电磁吸波材料及其制备方法 | |
| CN116315732B (zh) | 一种纳米中空异质双壳结构电磁波吸收材料及制备方法 | |
| CN114479762B (zh) | 磁性金属/金属氧化物/碳纳米复合材料、其制备方法及应用 | |
| CN115215325B (zh) | 复合电磁波吸收材料及其制备方法和应用 | |
| CN114980715B (zh) | 一种复合多孔微球材料及其制备方法和应用 | |
| CN115028847B (zh) | 一种CoNi合金MOF多孔材料及其制备和应用 | |
| CN113708085B (zh) | 一种纳米多孔碳包覆磁性纳米粒子复合物的制备方法 | |
| CN113194703B (zh) | 一种蛋黄壳结构微波吸收纳米材料及其制备和应用 | |
| CN113415796B (zh) | 一种Cu/C复合材料作为电磁波吸收材料的应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |