[发明专利]一种具有电磁波吸收性能的金属有机框架/导电聚合物衍生纳米材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及电磁波吸收材料技术领域，特别涉及一种具有电磁波吸收性能的金属有机框架/导电聚合物衍生纳米材料及其制备方法和应用。该金属有机框架/导电聚合物衍生纳米材料包括第一碳结构、第二碳结构和金属单质；所述第一碳结构具有网状结构，由导电聚苯胺热解形成；所述第二碳结构和金属单质由金属有机框架热解形成，所述金属单质分散在所述第二碳结构中，所述第二碳结构和金属单质形成的整体结构负载在所述第一碳结构上。本发明由导电聚苯胺热解形成网状结构，并负载金属有机框架衍生的碳和金属单质，其中导电聚苯胺相较其他导电聚合物具有更宽的响应频带，拓宽了金属有机框架/导电聚合物衍生纳米材料对电磁波的有效吸收频带。

技术领域

本发明涉及电磁波吸收材料技术领域，特别涉及一种具有电磁波吸收性能的金属有机框架/导电聚合物衍生纳米材料及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，随着科学技术的发展，家用电器、移动终端、城轨、高铁、高压电网等产品已深入人们的日常生活，给人们带来便利的同时也伴随着一定的电磁辐射，同时功率较大的电磁波发射设备如广播、电视用的信号塔等也被设置在人口密度较高的地区，因此，日益严重的电磁波污染渐渐受到人们的重视。这些电磁波发射设备的影响主要包括两方面：一是其生成的电磁波会干扰其他电子设备和仪器；二是某些大功率电磁波会损害人体安全和健康。相对于固体废物污染、大气污染、水污染、噪音污染等类型的污染，电磁波污染更普遍、更加难以治理，因此，对其进行防治的研究尤为重要。随着雷达等探测技术的高速发展，研究人员致力于雷达隐身技术的研究，降低对雷达波的反射，而吸波材料的发展为这一目标提供了可能。

金属有机框架(Metal organic framework,MOF)类材料是近20年新兴的一种多孔材料。MOF常常是由固定的金属原子或金属原子簇与含氮的有机配体(胺类、酚类、磺酸类、磷酸类、羧酸类、腈类)通过强配位作用形成，具有空间无限延伸的有序网络状的多孔拓扑结构。

尽管传统的微波吸收纳米材料在磁损耗或介电损耗方面取得了长足进步，但仍存在高密度和机理单一等缺点，严重阻碍了它们的发展和大规模使用。源自 MOF的多孔碳结构有利于降低吸波材料的密度，通过对其进行高温煅烧可以制备出具有特殊微观结构的轻质多孔碳材料，其中还包含了因煅烧而产生的金属和 /或金属氧化物纳米粒子。MOF类材料煅烧后的产物因具有丰富的电磁损耗机制而拥有了优异的吸波性能和有效带宽，因而受到了研究者的广泛关注。

MOF衍生材料指的是以MOF为前体或模板，通过一系列后处理过程(高温热处理、表面修饰、化学改性等)得到的材料。MOF衍生材料的合成包括两个步骤：设计及合成合适的MOF前体；通过特定的后处理过程，例如热解来获得具有特定组分、形态、结构的目标材料。一方面，在热解过程中可以借助金属的催化作用得到石墨碳，从而使得到的材料具有较强的介电损耗。另一方面，磁性金属可以赋予材料额外的磁损耗。MOF基核壳结构吸波材料可以通过不同组分间的协同作用、增强的介电损耗、额外的磁损耗、改善的阻抗匹配及增加的界面极化损耗实现对电磁波的衰减。

不过，现有MOF衍生材料的有效吸收频带(有效吸收频率范围)普遍较窄，不能对不同电磁波进行有效的吸收。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种金属有机框架/导电聚合物衍生纳米材料，该材料的结构密度低、孔隙均匀，具有丰富的电磁损耗机制，有宽的有效吸收频带和强的反射损耗特性，能够很好地吸收电磁波。

本发明还提供该金属有机框架/导电聚合物衍生纳米材料的制备方法和应用。

具体地，本发明采取如下的技术方案：

本发明的第一方面是提供一种金属有机框架/导电聚合物衍生纳米材料，包括第一碳结构、第二碳结构和金属单质；

所述第一碳结构具有网状结构，由导电聚苯胺热解形成；