[发明专利]一种复合泡沫多孔材料及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及泡沫多孔材料制备技术领域，具体公开了一种复合泡沫多孔材料及其制备方法与应用。所述复合泡沫多孔材料以纳米纤维素基泡沫材料为基材，基材中掺杂有四氧化三铁，镶嵌有石蜡,聚合有聚吡咯；所述制备方法首先利用纳米纤维素稳定石蜡乳滴，超声乳化形成稳定的Pickering乳液，再结合冷冻干燥技术得到纳米纤维素/石蜡复合泡沫，然后用简单的原位聚合方法将聚吡咯聚合在纳米纤维素/石蜡复合泡沫结构中，进而得到多功能化的复合泡沫多孔材料。本发明制备过程简单，所制得复合泡沫多孔材料不仅具有良好的微波吸收性能，且具有储存能量的功能以及疏水性，在微波吸收、储存能量和自清洁方面有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及泡沫多孔材料制备技术领域，特别是涉及一种复合泡沫多孔材料及其制备方法与应用。

背景技术

随着5G时代的到来，电磁波在给人类生活带来极大便利的同时，电磁辐射还可引起不可忽视的危害(如电子器件之间的电磁干扰、信息泄露和电磁波对人体的辐射等)，因此，急需开发能够有效吸收电磁波的材料，并且可以应用到更多复杂的领域。纳米纤维素多孔材料是一种天然可生物降解性材料，凭借其低密度、高孔隙率和三维结构，其在能量储存、电磁波吸收和传感器领域具有广泛的应用前景。

电磁波吸收材料是将吸收的电磁能转化为热能，从而有效的屏蔽电磁波；如果能将产生的焦耳热储存起来或通过光热转化将太阳能储存起来，电磁波吸收材料将会进一步有潜力解决环境污染和能源紧缺问题。并且构造特殊的三维多孔材料，会增加入射电磁波的传播途径和发生多重散射、折射，进一步增强对电磁波的吸收能力。为了满足实际复杂环境的需要，通过简便、低成本的方法制备特殊的三维多孔结构并具有多功能化的先进电磁波吸收材料是当前亟待解决的关键问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合泡沫多孔材料及其制备方法与应用，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

技术方案一：

本发明提供一种复合泡沫多孔材料，以纳米纤维素基泡沫材料为基材，基材里均匀掺杂有四氧化三铁，基材孔壁上镶嵌有石蜡微球，聚吡咯均匀长在基材孔壁和镶嵌石蜡微球裸露的表面。

技术方案二：

本发明提供了一种复合泡沫多孔材料的制备方法，利用纳米纤维素稳定四氧化三铁溶液中的石蜡液滴形成Pickering乳液，然后再经冷冻干燥得到纳米纤维素/石蜡复合泡沫，再用原位聚合方法将聚吡咯聚合到纳米纤维素/石蜡复合泡沫结构中，获得复合泡沫多孔材料。

作为本发明进一步优化，包括如下步骤：

(1)在四氧化三铁溶液中添加石蜡，然后水浴超声混合，继续添加纳米纤维素水分散液，继续进行超声混合，得到稳定的Pickering乳液；

(2)将步骤(1)获得的Pickering乳液进行冷冻保藏，然后进行真空冷冻干燥，即得纳米纤维素/石蜡复合泡沫；

(3)配制吡咯单体溶液，将步骤(2)中获得的纳米纤维素/石蜡复合泡沫放入吡咯单体溶液中浸泡，再转移到三氯化铁溶液中，冰水浴浸泡，取出后用去离子水冲洗，最后冷冻干燥即得纳米纤维素/石蜡/聚吡咯复合泡沫多孔材料。

作为本发明的进一步优化，步骤(1)中所述四氧化三铁溶液质量浓度为5.5％，所述纳米纤维素水分散液质量浓度为0.5％，石蜡、四氧化三铁溶液、纳米纤维素水分散液的料液比为(18～68)g∶(32～80)mL∶400mL。

作为本发明的进一步优化，所述纳米纤维素包括从植物原料提取的纤维素纳米晶和纤维素纳米纤维。