[發明專利]一種基于金屬有機框架材料的復合吸波材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202011022564.7
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112143460A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 陸偉;向震;張香;朱曉潔;嚴海;張百鳴
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C09K3/00
• 分類號: C09K3/00;C08G83/00
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 林凡燕

本發明公開了一種基于金屬有機框架材料的復合吸波材料，所述復合吸波材料為基于金屬有機框架MOFs材料的在金屬納米顆粒表層包裹多孔碳層的納米復合材料。本發明還公開了如上所述的一種基于金屬有機框架材料的復合吸波材料的制備方法和其在電磁波吸收材料中的應用。本發明的一種基于金屬有機框架材料的復合吸波材料，通過原位化學合成方法和熱處理工藝，獲得的復合吸波材料具有可控、優異、穩定的微波吸收性能，在試樣厚度為2.0mm時，最大吸收強度可達?82dB。

技術領域

本發明屬于復合吸波材料技術領域，具體涉及一種基于金屬有機框架材料的復合吸波材料及其制備方法和應用。

背景技術

當代隨著無線通信技術的迅猛發展，電磁輻射和干擾在日常生活中造成的危害日益引起全球科研工作者的關注。電磁輻射和干擾一方面威脅著人類的健康，同時還會對電磁設備造成干擾，以及給電磁設備在軍事領域的應用帶來一系列問題。為了解決這些日益嚴重的電磁輻射和干擾，人們一直在努力研發高效的具有薄匹配厚度、寬吸收帶寬、輕量化、強吸收能力的電磁吸收材料。根據電磁波損耗特性，電磁吸收材料可分為導電材料、介電材料和磁性材料三大類。迄今為止，碳材料、磁性金屬材料被廣泛用于制備電磁吸收材料。

在磁性材料中，雖然有關于磁性吸波材料的大量工作報道，但是磁性材料的吸收帶寬窄、厚度大、密度大等多方面問題限制了磁性材料在電磁波吸收領域的實際應用。另一方面，碳材料例如碳納米管等具有硬度高、密度小、質量輕、吸收帶寬等優點，但其相對較高的復介電常數和較差的磁導率導致阻抗失配嚴重地限制了碳材料在電磁波吸收領域的應用。因此，對于單一導電材料或磁性材料來說，很難實現高的電磁波吸收性能。為了克服上述缺點，一種有效的方法是設計一種磁性材料和碳材料的復合材料，從而利用兩者之間的協同作用。雖然通過磁性材料與碳材料復合，電磁波吸收性能有了實質性的提高，然而如何通過簡單、便捷的方法來制備高性能的電磁吸收材料仍存在一定難度。

金屬有機框架(Metal-Organic Frameworks,MOFs)，是由有機配體和金屬離子或團簇通過配位鍵自組裝形成的具有分子內孔隙的有機-無機雜化材料。由于納米孔和開放通道的特性，可以為制備具有多孔結構的碳材料提供理想的模板。中國專利CN108834389A公開了一種雙金屬有機框架衍生多孔碳/多壁碳納米管納米復合吸波材料的制備方法，該復合吸波材料以多壁碳納米管為載體，六水合硝酸鈷、六水合硝酸鋅為金屬鹽前驅體，2-甲基咪唑為有機配體，甲醇和乙醇為混合溶劑，通過高溫熱解法，制得由多壁碳納米管負載Co/Zn雙金屬納米多孔碳組成的復合吸波材料。該專利制備的復合吸波材料，制備過程和成分均較復雜，在3.0mm厚度下，最大吸收強度僅為-39.07dB，電磁波吸收強度還不夠。

因此，開發一種制備方法簡單、性能優異的電磁復合吸波材料對于吸波材料的開發與生產具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術中的不足，提供一種基于金屬有機框架材料的復合吸波材料及其制備方法，本發明的復合吸波材料通過簡單的原位化學合成及熱處理獲得可控、優異、穩定的微波吸收性能。

本發明的第一個目的在于提供一種基于金屬有機框架材料的復合吸波材料，所述復合吸波材料為基于金屬有機框架MOFs材料的在金屬納米顆粒表層包裹多孔碳層的納米復合材料。

作為本發明的一個優選實施例，所述金屬有機框架MOFs材料中的金屬元素選自鎳、鐵、鈷、錳中的至少一種。

本發明的第二個目的在于提供一種如上所述的基于金屬有機框架材料的復合吸波材料的制備方法，將金屬有機框架MOFs材料通過微波輔助加熱方式發生原位反應，然后進行熱處理得到在金屬納米顆粒表層包裹多孔碳層的納米復合材料。

作為本發明的一個優選實施例，所述熱處理的溫度為500-700℃。

作為本發明的一個優選實施例，所述納米復合材料的比表面積大于70m²/g。