[发明专利]一种Ni@C@g‑C3N4纳米复合物及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种Ni@C@g-C₃N₄纳米复合物微波吸收材料及其制备方法。

背景技术

随着现代科学技术尤其是电子工业技术的高速发展，电磁波辐射对环境的影响日益增大，在继噪音污染、空气污染、水污染之后，电磁波污染成了威胁生态环境和人体健康的第四大公害。电磁场以电磁波的形式传递能量，通常只有使用电磁波吸收材料，使电磁波能转化为热能或其他形式的能，才能有效清除电磁污染。另外吸波材料在军事技术，诸如电子对抗技术及隐身技术方面也有着广泛的用途。因此对吸波材料的研究具有非常重要的意义。理想的吸波材料应该具有强吸收、宽频段、厚度薄和质量轻等特点，为了更好地满足这些要求，制备新型纳米复合吸波材料成为了当前的研究热点。

从目前的吸波材料的发展状况来看，一种类型的材料很难满足日益提高的隐身技术所提出的“薄、轻、宽、强”的综合要求，介电型吸波材料与磁性吸波材料主要覆盖范围分别在厘米波段的低端和高端，因此需要将多种吸波材料进行多种形式的复合来获得最佳吸波效果。铁磁/介电复合结构中存在着大量的异质界面，能够产生多重折射、多重吸收和界面极化等电池损耗机制，所以铁磁/介电纳米复合材料具有巨大的发展空间和良好的应用前景。铁磁/介电纳米复合材料在一定程度上提高了吸波能力。如：专利200910011350.7公开了一种碳包裹铁钴纳米吸波材料的制备方法。它利用等离子体电弧法制备了碳壳层作外壳层，铁钴合金作为内核的纳米胶囊。专利200910010232.4公开了一种氧化锌包裹镍纳米吸波材料的方法，它利用等离子体电弧法制备了氧化锌层作外壳层，镍纳 米粒子作为内核的纳米胶囊。发明专利201310261578.8公开了一种使用多孔性镍酸镧粉末制备介电/铁磁吸收微波复合材料的方法。发明专利201210456057.3公开了一种核壳型微波吸收材料的制备方法，将铁磁金属氧化物制成氧化物浆料，再将空心玻璃微珠粉投入到浆料中，搅拌均匀后取出，即得核壳型微波吸收材料。

g-C₃N₄是一类似石墨结构的新型半导体，具有合适的半导体宽度(约2.7eV)、结构稳定、耐酸碱、无毒且生物兼容性好、成本低及易于化学改性等优点，已经被用于光催化合成反应、光催化降价污染物、光解水产氢和产氧以及氧化还原反应中。经检索，Ni@C@g-C₃N₄纳米复合物微波吸收材料未见报道。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种Ni@C@g-C₃N₄纳米复合物微波吸收材料及其制备方法。

本发明提供了一种Ni@C@g-C₃N₄纳米复合物，该纳米复合物微观结构为Ni@C核壳结构纳米胶囊嵌入g-C₃N₄纳米片中。

本发明还提供了上述Ni@C@g-C₃N₄纳米复合物的制备方法，该材料是利用等离子体电弧放电技术，在工作气体下原位制备得到；其中：

采用石墨电极为阴极，镍-三聚氰胺粉末块体为阳极靶材，阴极石墨电极与阳极靶材镍-三聚氰胺粉末块体之间保持2～30mm的距离；电弧放电的电压为10～40V；工作气体为氩气和甲烷气体。

所述阳极靶材为镍-三聚氰胺粉末块体，将镍粉和三聚氰胺粉在压强1MPa～1Gpa下压制成块体作为等离子电弧炉的阳极靶材材料，所述阳极靶材材料中镍所占的质量百分比为70～90％。

所述工作气体氩气的分压为0.01～0.5MPa,甲烷气体的分压为0.01～0.3 MPa。

本发明还提供了Ni@C@g-C₃N₄纳米复合物作为微波吸收材料的应用。该纳米复合物以40％～50％质量百分比的添加量加入到基体物质中制成吸波涂层，该吸波涂层对2～18GHz频率范围内的电磁波具有良好的吸收能力。

作为一种优化，上述基体物质为石蜡。

与现有技术相比，本发明的突出优点在于

1)本发明首次制备出了Ni@C@g-C₃N₄纳米复合物；

2)本发明制备过程条件简单，易于控制，为Ni@C@g-C₃N₄纳米复合物的实际应用提供了条件；