[发明专利]一种生物质碳制备的高效电磁吸波材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种生物质碳制备的高效电磁吸波材料及其制备方法，首先取适量鱼鳞经脱钙处理后进行高温预碳化，活化处理后进行高温碳化，得到生物质多孔碳材料；其次硝酸钴、硝酸镍、甘油溶于异丙醇中进行水热反应，随后进行退火处理，得到核壳结构的钴酸镍小球；然后与盐酸和高锰酸钾进行水热反应，得到NiCo₂O₄@MnO₂；最后通过超声处理将生物质多孔碳材料与NiCo₂O₄@MnO₂进行复合，得到生物质碳制备的高效电磁吸波材料。本发明制备的高效电磁吸波材料采用绿色环保的碳源，与核壳结构的磁性纳米材料相复合，一方面对于生物质废弃物有着很好的利用，另一方面很好的增强了材料的吸波性能，解决了磁性吸波材料密度大、纳米吸波材料吸波机制单一的问题，有着良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及吸波材料制备技术领域，尤其涉及一种生物质碳制备的高效电磁吸波材料及其制备方法。

背景技术

近年来，随着电子信息技术与无线通信的逐步推广，5G通讯的广泛应用，电子技术给人们的生活带来了便利，与此同时，电磁干扰和电磁污染问题也日益严重。WHO(世界卫生组织)己经将电磁波福射污染列为第四大环境污染源，因此克服电磁辐射和电磁干扰己成为当今世界发展的一大热点问题。

电磁波吸收材料又被称为吸波材料，是一种能够使入射电磁波的能量通过介质损耗转化为热能及其他形式的能量，或者通过干涉相消使电磁波损耗掉的电磁功能材料。

生物质碳源种类丰富，成本廉价，具有可持续性、清洁、环保的特点，相比于传统碳源更为绿色环保。传统碳材料的制备通常需要以无机或有机化学试剂以及一些不可再生资源为原料，在严苛的条件下，通过复杂的有机反应合成，成本高昂而且污染严重。随着绿色环保理念的深入，以一些低成本、可再生的生物质资源为合成原料，用一般的技术手段合成环保型的碳材料具有广阔的前景。每年有1400亿吨以上由农产品产生的全球性生物质废弃物。生物质碳源具有低成本、种类丰富、无污染、可再生等优点，被认为是最具有潜力的生物质能源之一。因此，将它们转化成新材料对资源的合理利用与环境保护有着重要意义。

电磁波吸收材料因其能够将入射电磁波的能量转化为热能或其他形式的能量损耗掉而成为当前研究的热点。铁、钴、镍等磁性纳米材料具有饱和磁化强度高、磁损耗能力强、成本低廉等优点而被视作良好的吸波材料，但同时它们也存在着密度大、阻抗匹配水平低、易氧化、吸收频带窄、还原困难等众多不足，难以满足理想吸波材料“厚度薄、轻质、有效吸收频段宽、吸收强度强”的要求。

通过生物质碳源制备的多孔碳材料具有孔结构易于调控、轻质、比表面积大，但单一碳材料没有磁性，阻抗匹配水平较差；磁性纳米材料密度大、阻抗匹配水平低，限制了其进一步拓展应用。为了克服以上不足，进一步优化多孔碳材料和磁性纳米材料的电磁波吸收性能，本发明申请了一种生物质碳制备的高效电磁吸波材料及其制备方法，利用了绿色环保的生物质碳，与核壳结构的磁性纳米材料相复合，一方面对于生物质废弃物有着很好的利用，另一方面很好的增强了材料的吸波性能，有着良好的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物质碳制备的高效电磁吸波材料及其制备方法。该方法制备的复合吸波材料可以在低填充度和低匹配厚度下具有较强的反射损耗和宽的有效吸收频带。

本发明所采用的技术方案是，一种利用鱼鳞制备分级多孔碳材料的方法，其特征在于，具体制备步骤如下：

1)取鱼鳞浸泡于盐酸中脱钙，用去离子水清洗后烘干，随后置于真空管式炉中在保护性氛围下高温加热预碳化。将预碳化样品与碱性物质按质量比1：4混合后烘干，随后置于真空管式炉中在保护性氛围下高温加热碳化，冷却至室温后得到生物质多孔碳材料；

2)取硝酸钴、硝酸镍、甘油溶于异丙醇中，剧烈搅拌一段时间后转移至高压反应釜中进行水热反应，随后通过离心收集产物；