[发明专利]一种氮掺杂磁性碳基复合吸波材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种磁性碳基复合吸波材料的制备方法，其包括：制备预制体：将树脂前驱体和磁性金属盐混合，通过水热反应得到磁性金属氧化物与树脂的复合物作为预制体，其中，所述树脂前驱体含有氮元素从而使得所述预制体的树脂中含有氮元素；以及焙烧该预制体：将该预制体在氢气和保护气体的混合气体中，在600℃‑700℃烧结，使所述磁性金属氧化物还原为金属颗粒，且使所述树脂转化为氮掺杂的碳基材料。相较于现有技术，本发明的磁性碳基复合吸波材料的制备方法直接将树脂前驱体和磁性金属盐混合制备预制体，工艺简单；而且，由于在氢气和保护气体中焙烧，可以在600℃‑700℃的烧结温度下得到金属颗粒与氮掺杂的碳基材料组成的磁性碳基复合吸波材料。

技术领域

本发明涉及纳米复合材料研究领域，特别涉及一种吸波材料及制备方法。

背景技术

在众多材料中，碳材料因其优异的介电性能，良好的复合特性，相对较小的密度，作为吸波材料被广泛研究。碳基吸波材料具有耐腐蚀、抗氧化、热膨胀系数低，兼具吸波与増强结构强度等多方面优势，有着广阔的应用前景。作为具有应用价值的吸波材料，传统的碳材料还不能满足要求，在碳材料中引入缺陷或孔结构都是增强碳材料吸波性能的有效手段之一，在碳材料中掺杂其它原子是一种引入缺陷的行之有效的办法，此外，通过在碳材料中引入孔结构可以增强材料的阻抗匹配性，进而保证碳复合材的损耗特性发挥，实现提高材料的吸波性能。目前认为纯碳材料对电磁波的吸收仅靠介电极化损耗衰减实现，因此，另一种提升碳材料的吸波性能的思路是在碳材料中引入磁损耗，研究人员通常将铁磁材料与碳材料复合的方法来实现碳材料具有磁损耗能力。目前还没有一种方法能够在碳材料中引入杂原子及孔结构时，同时使铁磁金属颗粒均匀分散在碳材料中。

例如，现有技术中以树脂前驱体和金属Fe盐混合，通过水热反应得到预制体。然后，将预制体在氩气氛围下高温煅烧，从而得到Fe/C或Fe-Fe₃C@C颗粒。该方法因为需要利用碳本身的还原性将无损耗能力的铁的氧化还原为磁损耗能力较强的零价铁，必须将温度设定为900℃的高温，因为高温处理，碳的保留量会降低，并且碳与还原出来的铁更容易发生作用形成更多的副产物，此外，还原出来的铁在高温下对碳的石墨化会有催化作用，使碳石墨化程度更高，加之材料本身没有引入杂原子，所以材料的阻抗匹配性较差，电磁波无法进入复合材料内部，使材料损耗能力的难以发挥，最后使复合材料的没有表现出理想的吸波效果。