[发明专利]一种银耳衍生轻质分层多孔碳质吸波材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种银耳衍生轻质分层多孔碳质吸波材料及其制备方法与应用。以银耳为吸波材料原料，利用其本身具有层次和多孔结构，提出了一种简单、绿色、低成本的制备多孔碳材料的制备方法。通过冷冻干燥和一步碳化来制备轻质分层多孔碳质吸波材料。通过简单地控制银耳的溶胀率，可以同时实现孔结构和层状结构等微观结构的调控。利用冻干技术可以保留银耳固有的层次结构和纳米孔结构，这可以提升银耳衍生碳质材料的吸收性能。这种特殊的结构赋予该吸波材料具有厚度薄、重量轻、吸收能力强的特性。

技术领域

本发明属于电磁吸收屏蔽技术领域，涉及溶胀发泡调控碳材料结构影响电磁 性能，尤其涉及一种银耳衍生轻质分层多孔碳质吸波材料的制备方法。

背景技术

电子技术的迅速发展给人类的生活带来了极大的方便。但是，过度使用电子 设备会造成严重的电磁波污染，如电磁辐射和电磁干扰，对人体健康和精密设备 的运行有害。为了减少和解决这些问题，制造了电磁吸收材料来耗散电磁波。电 磁吸收材料一般要求吸收频带宽、吸收特性强、厚度薄、重量轻、环保、易获得。

近几十年来，碳基材料因其优异的性能、低密度和良好的环境稳定性在电磁 吸收领域受到越来越多的关注。迄今为止，人们尝试了多种方法制备具有特殊形 貌的碳材料，如纳米碳纳米颗粒、泡沫碳、碳纳米管、石墨烯和碳基复合材料。 这些碳材料的制备存在许多限制，阻碍其适应吸收材料工业。制备这些碳材料的 缺点是制备成本高、制备工艺复杂、非本征结构。这些缺点使得很少有新的碳材 料被研究出来进行商业销售。因此，寻找一种成本低、制备工艺简单的碳材料具 有非常重要的意义。

已有研究表明，生物质材料可以通过碳化过程转化为碳材料。更重要的是， 生物质材料具有显著的可持续性、环境友好性、低成本，且制备工艺简单。现有 的生物质衍生材料大多是需要造孔剂活化或用强酸或强碱清洗。然而，利用天然 生物质合成具有特殊结构的多孔碳，用于电磁吸收的研究却很少。在自然界中， 许多生物质具有一些独特而固有的结构，用传统的制备方法几乎无法保留。一些 结构，如纳米针，层次多孔，有利于高电磁性能时，用于处理电磁辐射。因此， 合理有效地利用生物质的特殊结构是未来制备吸波材料的重要目标。

发明内容

针对现有生物质吸收材料存在的吸收强度小、制备过程中需要造孔剂和强酸 强碱洗涤对环境不友好、成本较高等缺点，本发明的目的旨在提供一种银耳衍生 轻质分层多孔碳质吸波材料的制备方法。以资源丰富、成本低廉的银耳为碳材料 的前驱体，利用银耳本身具有层次和多孔结构，通过冷冻干燥和一步碳化来制备 轻质分层多孔碳质吸波材料。通过简单地控制银耳的溶胀率，可以同时实现孔结 构和层状结构等微观结构的调控。利用冷冻干燥技术可以保留银耳固有的层次结 构和纳米孔结构。制备的轻质分层多孔碳质吸波材料吸波性能强、成本较低廉、 工艺简单、无毒环保。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案。

本发明提供的银耳衍生轻质分层多孔碳质吸波材料的制备方法，包括以下步 骤：

(1)以质量份计将10份银耳加入至5～100份水，之后在静置发泡条件下， 待充分溶胀后，置于水热反应釜中，在温度90～200℃下反应6～24h，反应完成后 对产物进行冷冻干燥，所得固体为溶胀发泡产物；

(2)在步骤(1)所得溶胀发泡产物进行碳化处理，在保护气氛下，以1～10 ℃/min的升温速率，升温到400～800℃，并保温1～5h，随炉冷却得到轻质分层 多孔碳质吸波材料。

本发明提供的银耳衍生分级多孔碳质电磁吸收材料及其制备方法具有以下 有益效果：

(1)本发明使用银耳为主要原料制备电磁吸收屏蔽材料，来源丰富，成本 低廉，蛋白含量高。拓宽了银耳的利用价值，因此本发明具有显著的社会和经济 价值。

(2)本发明通过溶胀发泡的控制，利用发泡性能形成孔结构，同时利用蛋 白质在溶胀过程产生的自然杂化，从而大大增强电磁吸收损耗中的偶极子极化。