[發明專利]一種生物質核殼吸波材料、其制備方法及應用

在審

• 申請號: 201911118510.8
• 申請日: 2019-11-15
• 公開（公告）號: CN112811422A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 劉若鵬;趙治亞;南茜
• 申請（專利權）人: 洛陽尖端技術研究院;洛陽尖端裝備技術有限公司
• 主分類號: C01B32/348
• 分類號: C01B32/348;C01B32/324;C09K3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種生物質核殼吸波材料的制備方法，包括以下步驟，S1將生物質固態廢棄物清洗、干燥后進行粉碎過篩，得到粒徑為200?800目的固體顆粒；S2將步驟S1中得到的生物質固體顆粒、去離子水、有機溶劑、化學活化劑按預設配比投入反應容器中充分攪拌，使生物質固體顆粒發生活化反應，得到分散液A；S3向分散液A中加入預設配比的磁性金屬鹽和/或納米磁粉，得到混合液B；S4向混合液B中加入表面活性劑，使生物質固體顆粒表面形成膠束，然后加入有機硅源，使固體顆粒表面包覆有機硅層；S5過濾、清洗步驟S4中得到的固體顆粒，干燥后進行高溫煅燒，即得到本發明中的生物質核殼吸波材料。

【技術領域】

本發明涉及吸波材料領域，尤其涉及一種生物質核殼吸波材料、其制備方法及應用。

【背景技術】

我國作為一個農林業大國，在農作業生產過程中會產生大量的廢棄物，如堅果殼、果皮、秸稈、棉桿、稻殼等，這些生物廢棄物是由豐富的碳元素組成，在缺氧條件下通過熱處理可轉化成高度芳香化且性能優異的炭材料，可廣泛應用于超級電容器、催化劑、吸附劑、吸波劑、電池等領域。

隨著電子信息技術的不斷發展，新一代高性能電磁吸波材料需具備“吸收強、頻帶寬、質量輕、厚度薄”等特點。碳材料因其具有低密度、化學物理穩定性好、良好的導電性等特性被廣泛應用于吸波材料領域。而傳統碳質材料價格昂貴，制備工藝復雜，且現有碳材料單一的電磁波損耗機質也難以滿足現代化的需求。

【發明內容】

為解決上述技術問題，本發明提供一種生物質核殼吸波材料的制備方法，包括以下步驟，S1將生物質固態廢棄物清洗、干燥后進行粉碎過篩，得到粒徑為200-800目的生物質固體顆粒；S2將步驟S1中得到的生物質固體顆粒、去離子水、有機溶劑、化學活化劑按預設配比投入反應容器中充分攪拌，使生物質固體顆粒發生活化反應，得到分散液A；S3向分散液A中加入預設配比的磁性金屬鹽和/或納米磁粉，使磁性金屬鹽和/或納米磁粉與固體顆粒充分混合均勻，得到混合液B；S4向混合液B中加入表面活性劑，使生物質固體顆粒表面形成膠束，然后加入有機硅源，使固體顆粒表面包覆有機硅層；S5過濾、清洗步驟S4中得到的生物質固體顆粒，干燥后進行高溫煅燒，即得到本發明中的生物質核殼吸波材料。

本發明先將粉碎后的生物質固體顆粒進行活化處理，可得到具有多孔結構和多個活性反應點的生物質固體顆粒。隨后加入的磁性金屬鹽和/或納米磁粉通過化學反應和物理吸附作用，使磁性金屬鹽或磁性金屬沉積物均勻分散在生物質固體顆粒的表面或內部。隨后加入的表面活性劑和有機硅源可在生物質固體顆粒外形成有機硅包覆層，再經干燥和高溫煅燒后即可形成外殼層為二氧化硅包覆層，內核為多孔炭材料和磁性氧化物或納米磁粉，且磁性氧化物或納米磁粉均勻分散在多孔炭材料孔隙內部和表面的吸波復合材料。本發明中的吸波復合材料具有多重電磁損耗特性，至少包括電損耗特性、磁損耗特性和多孔結構具有的反射抵消損耗特性，且粒子表面的二氧化硅層有利于吸波粒子的提高阻抗匹配特性和耐熱氧穩定性，可進一步提高電磁波吸收效果。本發明中的生物質多孔碳材料制備工藝簡單，在干燥和高溫燒蝕前具有多個包覆層，有效隔絕了內部碳材料、納米磁粉或磁性金屬氧化物與氧氣的接觸，可大量減少惰性氣體的損耗，降低生產成本。

在本發明一些實施例中，所述固體顆粒：去離子水：有機溶劑：磁性金屬鹽為100:(200～1000):(500～3000):(200～500)。

在本發明一些實施例中，所述化學活性劑包括NaOH、Na₂CO₃、KOH、K₂CO₃中的一種，所述分散液A的PH值為8～12或4～6。在本發明中，化學活性劑可與生物質固體顆粒中的纖維素發生化學反應使生物質顆粒表面具有多孔結構，且生成多個活性基團。化學活性劑的濃度還可調控分散液的PH值，還可用于控制多孔炭材料的孔隙率和孔徑大小。

在本發明一些實施例中，所述磁性金屬鹽為含鐵、鈷、鎳中的一種或多種金屬粒子的氯化物、硝酸鹽、硫酸鹽等。

在本發明一些實施例中，所述納米磁粉是合金粉、羰基鐵粉。