[發明專利]一種NiFe-LDH礦渣基復合吸波膠凝材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202110171528.5
• 申請日: 2021-02-08
• 公開（公告）號: CN112979255A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 王寶民;鄧雙;范程程
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C04B28/10
• 分類號: C04B28/10
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 李曉亮

本發明屬于固廢資源綜合利用及環境保護領域，提供一種NiFe?LDH礦渣基復合吸波膠凝材料及其制備方法，其原材料為：礦渣300?360份；NiFe?LDHs 3?5份；氧化鎂10?20份；減水劑2?5份；消泡劑1?2份；拌合水100?140份。制備方法為：首先，精確稱取消泡劑、減水劑加入拌合水中，攪拌形成均勻的拌合水溶液。其次，將精確稱量的氧化鎂、NiFe?LDHs加入至拌合水溶液中，獲得分散均勻的拌合水溶液。再次，將礦渣加入拌合水溶液，攪拌均勻后將制備的漿體灌注至模具中，刮去多余漿體。最后，將試樣在空氣環境中養護后拆模。本發明生產成本低，制備過程碳排放量少,在C波段對電磁波具有較好的吸收效果；材料強度較好，電磁波吸波性能優異，具有顯著的創新、環保意義和工程應用前景。

技術領域

本發明屬于固廢資源綜合利用及環境保護領域，通過綜合利用工業源固廢資源礦渣，涉及一種復合吸波膠凝材料，特別涉及一種基于層狀雙金屬氫氧化物(LDHs)的礦渣基復合吸波膠凝材料及其制備方法。

背景技術

電磁波是由同向且互相垂直的電場與磁場在空間中衍生發射的震蕩粒子波，是以波動的形式傳播的電磁場，具有波粒二象性，這使得電磁波不僅具有反射、衍射、共振等波動特性，也具有熱效應、光電效應、康普頓效應等粒子特性。近年來，隨著5G等現代無線通訊技術、城市電力系統、工業系統的快速發展，電磁波作為最常用的無線信息載體已應用于現代居民生活的多個相關領域，如家用電器、無線通訊、現代醫療技術等。電磁波在給人類帶來便捷現代生活的同時，也電磁波污染也充斥著整個城市空間，電磁波的粒子特性使其可直接與人體細胞微粒發生相互作用，直接影響人類的身心健康，同時電磁波的波動特性使其極易與其他電磁波發生干涉、衍射現象，對現代工業生產安全、電子設備精密運行、軍事設施安全操控也造成了嚴重的干擾。電磁波已成為繼水污染、大氣污染、噪音污染之后的具有較大危害且不易防護的第四大污染源，因此電磁波污染逐漸成為社會和科學界關注的熱點問題。

面對日益嚴重的電磁污染，目前主要有兩種有效的解決措施，分別為電磁屏蔽技術與電磁波吸波材料。電磁屏蔽技術，主要利用電磁屏蔽材料切斷外部電磁波的傳輸路徑，保護局部空間不受外來電磁波污染的干擾，但并不能消除電磁波，因此主要應用于局部空間的電磁波環境凈化與保護。而電磁波吸波材料可通過吸波劑的介電極化馳豫、磁滯馳豫、渦流效應、電阻熱效應等原理將電磁波能量轉換成熱能耗散掉，從本質上吸收電磁波能量，可以從根本上降低、消除電磁波污染，因此具有更廣闊的應用前景。電磁波吸波材料主要包括鐵氧體、碳材料、納米材料、導電高分子材料等。

層狀雙金屬氫氧化物(Layered Double Hydroxide,LDH)是一類由不同雙金屬氫氧化物組成的具有層狀微觀結構的陰離子插層型粘土材料，是水滑石和類水滑石化合物的統稱，由這些化合物插層組裝的一系列超分子材料稱為水滑石類插層材料(LDHs)。NiFe-LDH是一種典型的層狀雙金屬氫氧化物，在催化析氧、超級電容器、電磁波吸收、污染物吸附等領域也表現出顯著的優勢。已有研究表明，鎳鐵層狀雙金屬氫氧化物(NiFe-LDH)具有較多的電子傳輸通道，在較小的過電位下表現了較高的電流密度和優異的穩定性，同時具有較好的電磁波阻抗匹配和豐富的界面散射以及界面電荷極化，使其在C波段具有很低的電磁波反射率，體現出較好的電磁波吸波性能。

礦渣是鋼鐵工業中的副產品，在高爐煉鋼過程中，鐵礦石中的二氧化硅、氧化鋁等成分經過高溫反應最終生成以硅酸鹽、硅鋁酸鹽為主的熔融物，經過淬冷形成質地疏松、多孔的粒狀物，即為高爐礦渣，簡稱礦渣。目前中國礦渣年增量約3億噸，累年堆存量巨大，雖然目前的綜合利用率約為80％，仍有大量堆存礦渣亟待處理。建材化是礦渣、赤泥綜合利用的主要方式之一。近年利用礦渣等固廢資源制備膠凝材料替代水泥制備建筑材料的研究方興未艾，一方面可以綜合利用固廢資源，降低固廢堆存對環境的危害，另一方面其生產成本低，生產過程無污染排放，且耐久性優異，因此礦渣等固廢在建材領域逐漸得到重視，主要充當水泥的外摻料制備混凝土，但利用氧化鎂激發礦渣制備吸波涂層材料的研究尚未見報道。