[發明專利]一種硝酸銨輔助大孔薄層碳的制備方法

在審

• 申請號: 202011189105.8
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112250057A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 丁春艷;吳松松;殷彥菲;孫申超
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05;C04B14/02;C04B26/26;H01Q17/00
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本發明公開了一種硝酸銨輔助大孔薄層碳的制備方法，包括如下步驟：以葡萄糖為碳源，硝酸鋅為絡合造孔劑，室溫下，將不同量的硝酸鋅和葡萄糖溶于去離子水中形成均勻混合溶液，之后通過焦糖化反應、碳化處理以及酸洗得到高比電容大孔薄層碳，是一種綠色環保、制備工藝簡單地高比電容大孔薄層碳的制備方法。本發明屬于新型碳材料制備技術領域，該方法制備的碳材料，作為超級電容器電極材料，具有較高比電容和較高比表面積，在國防科技和航空航天等領域具有重要的應用前景。

技術領域

本發明提供一種利用硝酸銨輔助大孔薄層碳的制備方法，屬于新型碳材料制備領域。

背景技術

隨著電子信息科技的飛速發展，電磁波的應用越來越廣泛。環境中充斥的電磁波不僅會干擾電磁控制系統導致設備故障，還會損害人類的身心健康。因此，研發擁有電磁波吸收能力的吸波材料具有十分重要的意義。此外，在軍事隱身科技中的應用價值也極大地促進了對吸波材料的研究。

由于碳材料具有優異的介電性能、良好的復合特性、特殊的微觀結構、較低的比重、較強的化學穩定性以及使用便捷、維護簡單等優點，在雷達吸波領域有著廣闊的應用前景，已逐漸成為學界與工業界所追逐的熱點研究對象與應用方向。但單一碳材料介電常數較大，不利于阻抗匹配，導致其吸波性能較差。該方法以葡萄糖作為碳源，硝酸銨輔助制備大孔薄層碳的復合材料工藝簡單、所需原料廉價易得。通過葡萄糖硝酸銨制備碳基復合材料來調節其電磁參數，提高阻抗匹配程度并改善分散性，金屬在多孔碳中的加入可以進一步增強微波吸收，有望獲得輕質、高效的吸波材料。

發明內容

本實驗通過葡萄糖硝酸銨制備碳基復合材料來調節其電磁參數，提高阻抗匹配程度并改善分散性，為實現上述目的，本發明所采用的技術方案步驟如下：

一種利用硝酸銨輔助大孔薄層碳的制備方法，具體包括以下步驟：

（1）將葡萄糖與硝酸銨溶解在去離子水中，超聲15分鐘，混合均勻。

上述方案（1）特征在于1g葡萄糖，2g硝酸鋅，溶于20ml的去離子水中。

（2）將步驟1所制得的溶液移至鼓風干燥箱，低溫下發生絡合發泡但應得到輕質前驅體。

上述方案（2）特征在于將均勻溶液移至120攝氏度的鼓風干燥箱中干燥7個小時。

（3）將步驟所制備的輕質前驅體轉移至管式爐中加熱，并在一定溫度下保溫2小時，熱處理后得到復合吸波材料。

上述方案（3）特征在于將前驅體轉移至管式爐中，在氮氣氛圍下以5°/min升溫到900℃，并在900攝氏度下保溫2小時。

（4）將步驟3所制得的復合吸波材料與石蠟按照一定比例加熱至混合均勻，壓制成環形管。

上述方案（4）特征在于將復合吸波材料與透波材料按照材料：石蠟=1：8的比例加熱至混合均勻，壓制成外徑為7.0mm，內徑為3.0mm的環形管測試吸波性能。

相比于其他工藝，本發明的特點在于：

（1）實驗操作步驟簡單，原料易得，可用于批量生產；

（2）過葡萄糖硝酸銨制備碳基復合材料來調節其電磁參數，提高阻抗匹配程度并改善分散性，金屬在多孔碳中的加入可以進一步增強微波吸收，有望獲得輕質、高效的吸波材料；

（3）900℃下碳化的材料具有優異的吸波能力。當厚度為 4.5mm 時，反射衰減可以達到-44.2dB，對應的帶寬為 4.8GHz，表現出優異的吸波性能。在頻率為14GHz，厚度為2mm時，帶寬達到了6.0GHz，可見通過葡萄糖硝酸銨制備碳基復合材料，制備出的材料基本滿足薄、輕、寬、強的吸波性能，具有較好的市場前景。

附圖說明：

圖1是實施例1在低溫發泡法下發泡聚合的膨脹前驅體圖。