[發(fā)明專利]一種硫摻雜生物質(zhì)碳基電磁吸收多功能材料及制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211246358.3
• 申請(qǐng)日: 2022-10-12
• 公開（公告）號(hào): CN115626629A
• 公開（公告）日: 2023-01-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊烈霽;莊海燕;陳翔;洪躍輝;鄧喜玲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七二五研究所
• 主分類號(hào): C01B32/05
• 分類號(hào): C01B32/05;H05K9/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京市中聯(lián)創(chuàng)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11364
• 代理人: 李倩倩;吳泉洲

本發(fā)明提供一種硫摻雜生物質(zhì)碳基電磁吸收多功能材料及制備方法，主要包括：材料除雜碳化過程將滸苔原材料進(jìn)行除雜純化，并轉(zhuǎn)化成為生物碳材料，材料氧化處理過程將轉(zhuǎn)化的生物碳材料利用雙氧水及硝酸進(jìn)一步提純，材料高溫?fù)诫s實(shí)現(xiàn)生物碳材料的硫摻雜，最終得到目標(biāo)產(chǎn)物。以海洋生物滸苔為原料，通過高溫?fù)诫s的方式合成一種硫摻雜多孔生物質(zhì)碳基電磁吸收功能材料，該材料在微觀上為微米尺度多孔無規(guī)則碳片結(jié)構(gòu)，表面分布有納米孔，該材料作為電磁波吸收劑在較低填充比條件下具有良好的電磁吸收性能，硫元素的摻雜不僅增強(qiáng)了體系阻抗匹配特性，優(yōu)化電磁吸收性能，同時(shí)硫元素的引入還賦予了該體系抗菌防霉的效果及潛在防生物附著特性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電磁波吸收材料技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種以生物質(zhì)為基料的硫摻雜生物質(zhì)碳基電磁吸收多功能材料及其制備方法。

背景技術(shù)

電磁波是一種能夠傳輸能量與信息的震蕩粒子波，現(xiàn)階段人類活動(dòng)產(chǎn)生的電磁波造成了嚴(yán)重的電磁污染，針對(duì)這類問題，電磁屏蔽材料和吸波材料的研發(fā)也變得日益迫切，其中，諸如石墨烯、碳納米管、碳纖維等碳系材料由于具備優(yōu)良的介電性能，在電磁防護(hù)、防止雷達(dá)探測(cè)等對(duì)電磁吸收材料需求領(lǐng)域需求廣泛。

硫元素是生命物質(zhì)的基本組分之一，元素狀態(tài)及硫酸化合物狀態(tài)下的硫不會(huì)被人體吸收利用，但其中部分化合物可用于制作具有殺蟲效果的添加劑，如，硫磺香皂中的單質(zhì)硫就具有優(yōu)秀的殺菌殺毒效果，將硫元素通過摻雜的方式引入生物質(zhì)多孔碳材料中，并以化學(xué)鍵的形式將硫固定，能夠在維持低環(huán)境污染性為碳材料附加殺菌防生物污損功能。

現(xiàn)有技術(shù)中公開號(hào)為CN113683075A的專利公開了一種硫摻雜多孔納米碳電磁波吸收材料及其制備方法，該材料為黑色粉末，由多個(gè)納米碳顆粒通過靜電作用團(tuán)聚形成，納米碳顆粒為直徑210～230nm的球形顆粒，納米碳顆粒的表面具有多個(gè)通過雙氧水刻蝕形成的微孔，微孔邊緣的缺陷處官能團(tuán)與硫元素以共價(jià)鍵形式結(jié)合，納米碳顆粒的表面還通過電負(fù)性吸附有硫元素，硫元素的含量為材料總質(zhì)量的0.5％～5％。制備方法為首先制備納米碳，然后將納米碳與雙氧水共熱處理得到多孔納米碳，再將多孔納米碳與硫代乙酰胺混合煅燒。材料中硫元素通過共價(jià)鍵結(jié)合和電負(fù)性吸附兩種形式與納米碳顆粒摻雜，具有較寬的有效吸收頻帶寬度和較高的電磁吸收強(qiáng)度，化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，具備優(yōu)異的微波吸收性能。但是多孔納米碳需要經(jīng)過多道工藝進(jìn)行制備，納米碳顆粒的粒徑不易控制，且成本較高。

生物質(zhì)材料是一種以動(dòng)植物和各類有機(jī)生命體為原料，經(jīng)過再加工得到的低成本、低污染性材料，這類材料由于原料易得，量產(chǎn)難度小且種類豐富等特點(diǎn)受到各個(gè)領(lǐng)域研究者的青睞。2021年大連理工大學(xué)申請(qǐng)一篇專利CN113019367A，以可再生木材生物碳作為原材料，提出一種用于脫汞的具有木材3D有序孔道結(jié)構(gòu)的多孔Co₃O₄催化劑及其制備方法，強(qiáng)調(diào)了生物質(zhì)材料具有低成本、可量產(chǎn)的實(shí)用價(jià)值。

常見的生物質(zhì)原料種類繁多，但是能用作碳化及硫摻雜的原材料需要更多的考量。滸苔是一種天然水生藻類，在各沿海國(guó)家近海廣泛分布，這類生物從微觀上看是一種結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單的纖維狀材料，經(jīng)過簡(jiǎn)單預(yù)處理及高溫碳化后即可制得尺寸較為均勻的微米尺寸碳纖維。這種微米尺度纖維結(jié)構(gòu)的碳材料本身具備優(yōu)良的介電吸收性能，并且由于材料本身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單組分單一，能夠通過如摻雜負(fù)載等各種方法來實(shí)現(xiàn)性能的優(yōu)化，同時(shí)滸苔由于繁殖能力旺盛，具有豐富的材料來源，因此，如何以滸苔為原料制備具有優(yōu)異電磁吸收性能的功能材料是本領(lǐng)域亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種硫摻雜生物質(zhì)碳基電磁吸收多功能材料及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中缺少以滸苔原料以制備電磁吸收多功能材料的問題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種硫摻雜生物質(zhì)碳基電磁吸收多功能材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)材料除雜碳化：材料除雜碳化過程將滸苔原材料進(jìn)行除雜純化，并轉(zhuǎn)化成為生物碳材料前驅(qū)體；