[发明专利]MOF衍生的复合气凝胶及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种MOF衍生的复合气凝胶及其制备方法和应用，制备方法，包括如下步骤：将铁盐、表面活性剂和有机配体进行溶剂热反应，制得MIL101前驱体；将前驱体和氧化石墨烯在溶剂中混合均匀后，冷冻干燥，然后高温煅烧，制得γ‑Fe₂O₃@C/rGO复合气凝胶；煅烧温度为400‑800℃，升温速率为1‑5℃/min，反应时间为0.5‑4h。该材料同时具备反射损耗强、填充量低、频带宽以及轻量化的特点，用于电磁波吸收时，同时具备良好的阻抗匹配性能和较强的电磁波损耗能力，且在低填充量下具有较强吸波性能。

技术领域

本发明属于电磁波吸收材料技术领域，具体涉及一种MOF衍生的复合气凝胶材料及其制备方法以及在电磁波吸收方向的应用。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

电子设备和无线通信设备的普及，使人们的生活更加方便，但是，环境中的残余电磁波不仅污染环境，而且对人体健康有害，解决这个问题最有效的方法是通过电磁波吸收材料将环境中不需要的电磁波转换为热能或其他类型的能量。

近年来，金属有机骨架MOF结构中的磁性金属离子在碳化过程中原位还原为磁性金属，与碳化石墨碳的协同作用优化了吸收材料的阻抗匹配和吸收性能。此外，金属原子嵌入碳基体中，有利于防止金属原子的腐蚀。然而，磁性MOF衍生的碳基微波吸收材料的具有易于团聚，填充量大和有效吸收频宽窄等缺点，限制了其进一步实际生产应用。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种MOF衍生的γ-Fe₂O₃@C/rGO复合气凝胶及其制备方法和应用。该材料同时具备反射损耗强、填充量低、频带宽以及轻量化的特点，用于电磁波吸收时，同时具备良好的阻抗匹配性能和较强的电磁波损耗能力，且在低填充量下具有较强吸波性能。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明提供一种MOF衍生的γ-Fe₂O₃@C/rGO复合气凝胶材料的制备方法，包括如下步骤：

将铁盐、表面活性剂和有机配体进行溶剂热反应，制得MIL101前驱体；

将前驱体和氧化石墨烯在溶剂中混合均匀后，冷冻干燥，然后高温煅烧，制得γ-Fe₂O₃@C/rGO复合气凝胶；

煅烧温度为400-800℃，升温速率为1-5℃/min，反应时间为0.5-4h。

第二方面，本发明提供一种MOF衍生的γ-Fe₂O₃@C/rGO复合气凝胶材料，由所述制备方法制备而成。

第三方面，本发明提供所述MOF衍生的γ-Fe₂O₃@C/rGO复合气凝胶材料在制备电磁波吸收器件中的应用。

上述本发明的一种或多种实施例取得的有益效果如下：

(1)本发明所制得的γ-Fe₂O₃@C/rGO复合气凝胶，一方面，γ-Fe₂O₃@C具有的核壳结构以及三维石墨烯骨架构成的多孔结构可以优化材料的阻抗匹配，使电磁波顺利进入材料内部而不发生反射；另一方面，γ-Fe₂O₃为磁性材料，对进入吸波剂的电磁波具有磁损耗，石墨烯和石墨碳对电磁波具有介电损耗，多种损耗机制协调配合使吸波剂具有更好的损耗能力；第三方面，多孔结构的存在不仅可以优化材料的阻抗匹配，而且可以使电磁波发生多重散射，增强了材料对电磁波的损耗。