[发明专利]一种Co/C/MOS复合微波吸收材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种Co/C/MOS复合微波吸收材料的制备方法，主要是解决现有吸波材料存在制备方法复杂、条件严苛、成本高和材料密度偏大、厚度高以及吸收带宽较窄等问题，利用表面活性剂构筑胶囊结构的Co‑MOF‑74@S‑MOFs，再热解这类双MOFs获得异质结构的Co/C/MOS复合微波吸收材料。本发明制备的微波吸收材料密度小，厚度薄下吸收强度高、有效吸收带宽较宽，并且具有良好的物理化学性能和机械加工性能，制备工艺简便，适合大规模批量生产。

技术领域

本发明为一种Co/C/MOS复合微波吸收材料的制备方法，具体属于微波吸收材料技术领域。

背景技术

无线通讯技术的进步极大地促进了人类社会的发展，同时也带来各种问题。由此产生的电磁波污染不仅对人体的健康造成不利的影响，还干扰电子设备的正常工作。同时在军用领域，武器装备的电磁隐身能力可大大提高其作战能力，隐身化将成为装备的发展趋势。因此微波吸收材料具有广阔的应用前景，目前吸波材料正朝着涂层厚度薄、质量轻、吸收带宽、吸收强高的方向发展。碳基材料具备质量轻、稳定性好等优异的理化性质，有望成为优异的吸波材料。“一种MOF衍生的复合微波吸收剂及其制备方法”(CN108770328A)提供了一种方法制备轻质的吸波材料，所制备的吸波材料厚度为4mm时，最强反射损耗约为-38dB，厚度为3mm时，最大有效带宽约为3.5GHz。吉林大学的岳喜贵教授课题组采用液相分离和热解的方法，制备得到了蜂窝状的多孔碳/Fe₃O₄复合吸波材料(Z.Liu,Y.X.Lv,J.Y.Fang,et.al.A new method for an efficient porous carbon/Fe₃O₄ compositebased electromagnetic wave absorber derived from aspeciallydesignedpolyimide.Composites Part B 155(2018)148-155)，吸波剂厚度为5.5mm时，最强反射损耗为-20.1dB，厚度为1.3mm时，最大有效带宽约为2GHz。上述报道所制备的吸波剂，虽然有效改善了材料密度大的缺点，但是依然存在薄厚度下难以兼顾强吸收、宽频吸收等缺点，不利于实际应用。MOF基碳材料是一类理想的吸波剂，但是基于单金属基MOFs的碳吸波剂存在损耗机制较单一，阻抗匹配差，性能难以调节等缺点。因此通过双MOFs热解获得磁损耗、介电损耗和导电损耗机制结合的多种损耗机制的复合材料，可以有效调节阻抗匹配和提高损耗能力，有利于在薄的厚度下获得强反射损耗、宽有效吸收频带。

薄厚度下实现宽频带、强吸收需要较高的损耗能力和出色的阻抗匹配，将介电损耗类的材料与磁性材料进行复合是有效的方法。针对目前的吸波材料密度大、有效吸收带宽窄、厚度大、吸收强度差等问题。本发明采用表面活性剂协助的方法制备具有不同金属离子与不同配体的MOFs@MOFs，然后以MOFs@MOFs为模板在氮气中热解得到了异质结构的Co/C/MOS(MOS为半导体金属氧化物)复合微波吸收材料。多孔结构降低了材料密度，通过磁性材料钴、介电损耗材料-半导体金属氧化物与导电损耗材料多孔碳复合，通过调节两种MOFs的比例，优化阻抗匹配，拓宽了有效吸收带宽；引入了多组分和多界面，增强了损耗能力，降低了吸波剂的厚度、增强了吸收强度，获得了性能优异的复合微波吸收材料。

发明内容

本发明针对目前的吸波材料薄厚度下无法兼顾强吸收和宽有效吸收频带等问题，公开一种MOFs@MOFs衍生的异质结构的复合微波吸收材料的合成方法，进一步测试了该复合材料的微波吸收性能。本发明制备的材料具有质量轻，使用厚度薄、吸收能力强、有效吸收频带宽等优点。

本发明一种Co/C/MOS复合微波吸收材料的制备方法包括以下步骤：

步骤1：制备Co-MOF-74晶体