[发明专利]一种二维导电MOF吸波材料及其制备方法与应用

说明书

本发明提供一种二维导电MOF吸波材料的设计及其应用：溶液A：将所需的金属配体盐加入N,N‑二甲基乙酰胺(DMA)中，磁力搅拌直至溶解。溶液B：在去离子水溶液中加入2,3,6,7,10,11‑六氨基三苯六盐酸盐(HATP·6HCl)和NaOAC(均已粉末形式加入)，超声处理一段时间。将溶液A加入溶液B中，所得混合物在在敞口的玻璃仪器中加热搅拌反应2小时。待反应冷却至室温后，将所得的黑色粉末过滤，并用水和甲醇分别洗涤数次，真空干燥过夜。本发明采用空间序构排列和功能基元的设计的理念将不同金属配位离子的组合来构筑不同孔道大小的二维导电MOF吸波材料，揭示多孔序构的电磁波损耗机制，优化工艺并最终实现“宽、轻、薄、强”的要求，实现多重损耗机制叠加。独特的二维层状多孔结构、适宜的电导率、极化损耗、电导损耗和良好的阻抗匹配在二维导电MOF的电磁波波衰减中起关键作用。本发明在工业应用中表现出巨大的潜力。

技术领域

本发明涉及电磁波吸收材料技术领域，具体涉及一种二维导电MOF吸波材料及其制备方法与应用。

背景技术

随着现代通信技术的发展和广泛应用，特别是5G技术的普及，在方便人们生活的同时，也会产生大量的电磁波，不仅污染环境，而且威胁人们的健康。电磁波吸收材料可以吸收过多泄漏的电磁波能量，因此在处理电磁波污染方面具有重要的经济价值和社会效益。此外在军工领域，雷达隐身飞机、导弹、作战指挥车等军用装备对电磁波吸收材料的需求也极为迫切。据我们所知，将空间序构排列和功能基元的设计结合起来构筑多重损耗机制的叠加是电磁波吸收材料的一种全新研究范式。而二维材料正由于其层状结构、纳米级层间距、高表面积、高导电性和丰富的活性位点而引起了广泛的科研兴趣。但是，大多数二维材料(石墨烯和MXenes等)，由于其高导电性通常被用作电磁屏蔽材料。为了实现良好的电磁波吸收能力，需要降低电导率以匹配吸波材料的所需电导率(10^–1到10S·cm^–1)，这通常需要将这些高电导率材料与低介电常数材料或元素掺杂复合来实现。而合成步骤将不可避免地增加材料合成过程的复杂性，从而引发环境和经济问题。另一方面，大多数先前报道的二维材料都是在实验室规模合成的，但大规模合成是工业应用的关键要求之一。因此，具有适当电导率的新型二维吸波材料的高效大规模生产迫在眉睫。因此，导电MOF作为一种特殊的二维材料由于其制备方法简便和适宜电导率在吸波领域具有较好的前景。

发明内容

本发明的目的是为解决现有技术下基于空间序构排列和功能基元设计的吸波材料结构单一、合成工艺复杂和规模小等问题，提供一种二维导电MOF吸波材料的设计及其应用。本发明制备工艺简单、价格低廉，可实现规模化大批量生产，所制得的吸波材料具有合适的电导率和优异的电磁波吸收强度。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种二维导电MOF吸波材料，所述二维导电MOF吸波材料按如下方法制备：

将金属盐溶解于N,N-二甲基乙酰胺(DMA)中，得到金属盐溶液；

在去离子水中加入2,3,6,7,10,11-六氨基三苯六盐酸盐(HATP·6HCl)和NaOAc(均以粉末形式加入)，均匀分散，得到2,3,6,7,10,11-六氨基三苯六盐酸盐溶液；

将所述金属盐溶液加入所述2,3,6,7,10,11-六氨基三苯六盐酸盐溶液中，所得混合物于50～90℃搅拌反应1-20小时(优选60～70℃搅拌2小时，特别优选65℃)；所得反应液经后处理，得到所述二维导电MOF吸波材料；

所述2,3,6,7,10,11-六氨基三苯六盐酸盐与所述金属盐的物质的量之比为1～10：1(优选1.31:1)；所述NaOAc与所述2,3,6,7,10,11-六氨基三苯六盐酸盐的质量比为1～100：1(优选49.2:1)；所述金属盐为二价金属离子盐。