[发明专利]一种多孔中空石墨化碳电磁波吸收材料及其制备方法

说明书

一种多孔中空石墨化碳电磁波吸收材料及其制备方法，电磁波吸收材料呈规则球型，球型直径为200~400nm，表面随机分布有尺寸为5~20nm的纳米孔，电磁波吸收材料由双氧水在中空石墨化碳表面，通过化学键剪裁的手段刻蚀出纳米孔。该电磁波吸收材料能有效吸收频带宽度较宽的电磁波，并且制备过程中，不用到剧毒的有机溶剂，成本低，工艺简单。

技术领域

本发明涉及电磁波吸收材料技术领域，具体说的是一种多孔中空石墨化碳电磁波吸收材料及其制备方法。

背景技术

电磁技术在现代军事及工业领域的应用日益广泛，由此产生的对电磁隐身材料的需求也在不断增加，石墨烯由于其特殊的六边形碳网络结构，具有高的导电率及超低的密度，在电磁隐身材料研究领域受到广泛关注。但是石墨烯的原料价格较为昂贵，应用成本高，石墨化空心碳球是聚合物高温碳化得到的产物，本身具有与石墨烯相似的电磁损耗性能，并且由于其中空的结构，密度也相对较低，因此是一种低成本的石墨烯替代物。

迄今为止，各种石墨化碳球已经被成功制备并应用于类似储能，催化等领域，专利CN 106861618 A公开了一种氮掺杂多孔空心碳球二氧化碳吸附材料及其制备方法与应用，该多孔空心碳球利用溶剂热法，以二氧化硅纳米花为模板，合成的多孔碳具有较高的吸附率，但是孔结构难以调控，限制了其性能的进一步提升。

目前石墨化碳球的合成主要靠模板法实现，工艺已经相对比较成熟，但是将孔结构引入这类碳材料的方法还鲜有研究，对于这种方法的探索，主要有两个难点：1.引入孔结构的方法需要比较温和可控而且低成本；2.引入孔结构不能大幅破坏原来的结构。合适可控的孔结构引入能够平衡碳材料阻抗匹配与介电衰减能力，增强材料的电磁波吸收性能，同时，这种结构特殊的纳米颗粒也能应用于诸多其他领域。因此一种工艺简单，制得的产物形貌规则且尺寸均一的多孔中空石墨化碳电磁波吸收材料的制备开发非常有必要。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种多孔中空石墨化碳电磁波吸收材料及其制备方法，该电磁波吸收材料能有效吸收频带宽度较宽的电磁波，并且制备过程中，不用到剧毒的有机溶剂，成本低，工艺简单。

为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种多孔中空石墨化碳电磁波吸收材料，电磁波吸收材料呈规则球型，球型直径为200~400nm，表面随机分布有尺寸为5~20nm的纳米孔，电磁波吸收材料由双氧水在中空石墨化碳表面，通过化学键剪裁的手段刻蚀出纳米孔。

一种多孔中空石墨化碳电磁波吸收材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、利用二氧化硅模板法制备聚合物包裹模板前驱体，热处理将聚合物包裹模板前驱体转化为碳材料，去除二氧化硅模板后得到中空石墨化碳；

步骤2、将步骤1中得到的中空石墨化碳与双氧水按1：0.8~1.5混合，维持共热温度持续搅拌一定时间后，抽滤并去离子水清洗得到多孔中空石墨化碳电磁波吸收材料。

进一步，步骤1的具体实现方法为：采用3~8g颗粒直径为200~300nm的纳米SiO₂作为模板，然后分别加入1000~2000ml乙醇，40~100m甲醛，4~8g间苯二酚，50~100ml氨水，匀速搅拌反应18~24h，离心分离，700~900℃高温碳化后，利用浓度为2mol/L氢氧化钠溶液完全浸没样品，并在80~100℃条件下共热处理至少8小时刻蚀并完全去除纳米SiO₂，得到中空石墨化碳。

进一步，步骤1中中空石墨化碳材料的直径为200~300nm。

进一步，步骤2中双氧水的质量分数为30wt%。

进一步，步骤2中双氧水与中空石墨化碳的共热温度为60~90℃。

进一步，步骤2中双氧水与中空石墨化碳的共热时间为1~3h。