[发明专利]一种多孔锌掺杂四氧化三铁/聚苯胺复合材料

说明书

本发明公开了一种多孔锌掺杂四氧化三铁/聚苯胺复合材料的制备方法，将氯化铁、硫酸亚铁和硫酸锌按一定物质量比溶于去离子水中，通过稀氨水调节pH至碱性，采用简易的一步水热法，制得了锌掺杂四氧化三铁。然后将苯胺和浓盐酸依次溶于锌掺杂四氧化三铁溶液中，用过硫酸铵做引发剂，制得多孔锌掺杂四氧化三铁/聚苯胺复合材料，该复合材料中聚苯胺为泡沫状多孔结构，孔道为无定形状态；与锌掺杂四氧化三铁复合后，多孔聚苯胺的微波吸收性能显著提高。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种多孔锌掺杂四氧化三铁/聚苯胺复合材料及其制备方法。

背景技术

由于电子产品的广泛使用，使得电磁波污染成为人们面临的一大污染难题。吸波材料是指一类能够吸收，衰减入射电磁波，并将电磁能转化为热能耗散或使电磁波因干涉而消失的材料。

聚苯胺作为最重要的导电高分子之一，其制备工艺简单、成本低、化学稳定性好，还具有优良的介电损耗能力，因而被广泛应用于生物、催化、电池和电磁波吸收材料的研究。此外，由于聚苯胺具有较大的共轭结构，当使用质子酸对其掺杂后，可以获得导电性能优异的掺杂聚苯胺。然而，聚苯胺的阻抗匹配特性较差，且不具有磁损耗能力，所以选择磁性材料与聚苯胺复合可以提高其电磁波损耗能力。

虽然聚苯胺的制备方法简单、电导率可控，对其研究也已经比较深入，目前制备多孔结构导电聚苯胺的方法主要有模板法、电化学沉淀法、水热法等，但是这些方法较为复杂且成本较高。另外，由于多孔结构可以增加电磁波在材料内部的传输路径，增强材料对电磁波的吸收能力。因此，简化多孔导电聚苯胺的制备方法，对合成多孔微波吸收复合材料具有重要的意义。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种多孔锌掺杂四氧化三铁/聚苯胺复合材料，是将聚苯胺与锌掺杂四氧化三铁复合，获得多孔结构的复合材料，以达到提高微波吸收的能力和目的。

一种多孔锌掺杂四氧化三铁/聚苯胺复合材料，所述复合材料为多孔结构，且孔道为无定形状态。

一种多孔锌掺杂四氧化三铁/聚苯胺复合材料，所述锌掺杂四氧化三铁的化学结构式为Zn_0.3Fe_2.7O₄。

一种多孔锌掺杂四氧化三铁/聚苯胺复合材料的制备方法，方法步骤如下：

S1：将铁盐和锌盐溶解于去离子水中，并稀氨水调节pH至9-11；

S2：将S1制得的溶液放入高压釜内，130-150℃下反应13-16h；

S3：将S2获得的产物进行冷却、洗涤、干燥，即得锌掺杂四氧化三铁；

S4：取0.05-0.1g锌掺杂四氧化三铁加入去离子水、苯胺和浓盐酸，机械搅拌，再以5秒/滴的速度滴加与苯胺单体等物质量且固定浓度为2mol/L过硫酸铵，冰水浴2℃条件下反应7-9h；

S5：洗涤、真空干燥，即得锌掺杂四氧化三铁/聚苯胺复合材料。

优选地，所述S1中铁盐为氯化铁和硫酸亚铁，锌盐为硫酸锌。

优选地，所述氯化铁、硫酸亚铁、硫酸锌的添加比例按物质的量计为4-6mmol:4-6mmol:0.5-1.5mmol。

优选地，所述S1中稀氨水的浓度为10％。

优选地，所述S4中去离子水、苯胺和浓盐酸的添加比例按体积计为75-85mL:0.2-0.6mL:8.1-8.5mL。

优选的，所述S4中的搅拌速度为300-500r/min。

本发明制得一种多孔锌掺杂四氧化三铁/聚苯胺复合材料在微波吸收中的应用。

作用机理：