CN107645065A - 一种洋葱碳/MXene层状吸波复合材料的制备方法 - Google Patents

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苏晓磊
贾艳
刘毅
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Abstract

一种洋葱碳/MXene层状吸波复合材料的制备方法:以钛硅碳为原料,经过不同浓度氢氟酸腐蚀后,用去离子水洗涤后干燥,获得MXene材料;之后将制备的MXene材料用超声波分散的方法均匀分散在去离子水中,获得Mxene材料的悬浊液;将洋葱碳纳米材料采用超声波分散的方法均匀分散在去离子水中,获得洋葱碳纳米材料的悬浊液;将MXene材料悬浊溶液与洋葱碳材料悬浊溶液采用交替过滤的方法,制备获得洋葱碳/MXene层状吸波复合材料;制备的洋葱碳/MXene层状吸波复合材料质量较轻、厚度较薄,在微波频率范围内具有较佳的反射率。

Description

一种洋葱碳/MXene层状吸波复合材料的制备方法
技术领域
本发明属于复合材料制备技术领域,具体涉及一种洋葱碳/MXene层状吸波复合材料的制备方法。
背景技术
电磁能量以波的形式向远处传播而不返回波源,称作电磁辐射,电磁污染是由电磁波无序的超强度辐射引起的,除了由宇宙射线、大气雷电、太阳和地球热辐射等自然因素引起的自然电磁污染外,还有生产类电子设备和生活类电子产品工作时所产生的电磁引起的人为电磁污染。电磁污染不仅会对人类的身体健康带来不良的影响,还会破坏环境和各种电子设备,这使得电磁污染成为了一种新的社会污染。面对这一问题,一种有效地解决途径是研究出能够吸收特定频段电磁波的材料,即吸波材料。
吸波材料实际上就是指能够有效的吸收入射到它表面的电磁波,并通过材料内部的各种损耗机制(如介质振荡、祸流以及磁致伸缩等)将电磁能量转化成热能或者其他形式能量的一类材料。理想的情况下是入射到材料表面的电磁波能够被完全的无差别的全部吸收,可是由于受到材料本身的限制,这几乎是不可能实现的。在实际应用中,通常仅仅是要求材料在一定的频率范围内能够有一个较强的吸收,这使得作为吸波材料应用必须满足两个基本条件:(1)电磁波入射到材料表面时应尽可能的进入到材料的内部而减少表面的反射;(2)进入材料内部的电磁波能够被迅速地完全衰减掉。而以上两个要求常常是相互矛盾的,在传统的吸波材料中,极少有材料能满足上述要求,因此,亟待制备一种轻质、薄层、多频段、宽频带的吸波材料。
发明内容
本发明的目的是提供洋葱碳/MXene层状吸波复合材料的制备方法,制备出的吸波材料吸波性能优异。
本发明所采用的技术方案是,一种洋葱碳/MXene层状吸波复合材料的制备方法,具体按照以下步骤实施:
步骤1,制备MXene材料;
步骤2,配制MXene材料的悬浊溶液;
步骤3,配制洋葱碳纳米材料的悬浊溶液;
步骤4,将步骤2得到的MXene材料悬浊溶液与步骤3得到的洋葱碳材料的悬浊溶液采用交替过滤的方法,得到洋葱碳/MXene层状吸波复合材料。
本发明的特点还在于,
步骤1的具体方法为,将钛硅碳材料作为原料,浸泡于浓度为10%~40%的氢氟酸溶液中,浸泡时间为24~48小时,之后用去离子水洗涤3~5次,在80~120度的烘箱中烘干,即得MXene材料;
步骤2的具体方法为:将步骤1烘干后的MXene材料采用超声波方法均匀分散于去离子水溶液中,浓度为20%~40%;
步骤3的具体方法为:将洋葱碳纳米材料采用超声波方法均匀分散于去离子水溶液中,浓度为20%~40%;
步骤4的具体方法为:将步骤2和步骤3中制备的MXene材料悬浊溶液和配制洋葱碳纳米材料悬浊溶液作为原料,根据设计的各层厚度,每层厚度为1~5微米,确定两种悬浊液的用量各为100~500毫升,并采用交替过滤法制备洋葱碳/MXene层状吸波复合材料,其中夹层状复合材料的层数为3~9层。
本发明的有益效果是:
1.本发明洋葱碳/MXene层状吸波复合材料的制备方法,以钛硅碳为原料,经过不同浓度HF酸腐蚀后,用去离子水洗涤后干燥,获得MXene材料;之后将制备的MXene材料用超声波分散的方法均匀分散在去离子水中,获得Mxene材料的悬浊液;将洋葱碳纳米材料采用超声波分散的方法均匀分散在去离子水中,获得洋葱碳纳米材料的悬浊液;将MXene材料悬浊溶液与洋葱碳材料悬浊溶液采用交替过滤的方法,即可获得洋葱碳/MXene层状吸波复合材料。
2.本发明洋葱碳/MXene层状吸波复合材料的制备方法,制备流程简单,简单的设备即可进行生产,有效的降低了生产的成本。
3.本发明洋葱碳/MXene层状吸波复合材料的制备方法,洋葱碳/MXene层状吸波复合材料质量较轻、厚度较薄,在微波频率范围内具有较佳的反射率。
附图说明
图1是本发明的方法中制备的洋葱碳/MXene层状吸波复合材料在微波频率范围内的反射率图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明洋葱碳/MXene层状吸波复合材料的制备方法,具体按照以下步骤实施:
步骤1,制备MXene材料,具体方法为:
将钛硅碳(Ti3SiC2)材料作为原料,浸泡于浓度为10%~40%的氢氟酸溶液中,浸泡时间为24~48小时,之后用去离子水洗涤3~5次,在80~120度的烘箱中烘干,即得MXene材料;
步骤2,配制MXene材料的悬浊溶液,具体方法为,
将步骤1烘干后的MXene材料采用超声波方法均匀分散于去离子水溶液中,浓度为20%~40%;
步骤3,配制洋葱碳纳米材料的悬浊溶液,具体方法为,
将洋葱碳纳米材料采用超声波方法均匀分散于去离子水溶液中,配置的悬浊溶液的浓度为20%~40%;
步骤4,将步骤2和步骤3中制备的MXene材料悬浊溶液和配制洋葱碳纳米材料悬浊溶液作为原料,根据设计的各层厚度,每层厚度为1~5微米,确定两种悬浊液的用量各为100~500毫升,并采用交替过滤法制备洋葱碳/MXene层状吸波复合材料,其中夹层状复合材料的层数为3~9层。
实施例1
步骤1,将钛硅碳材料作为原料,浸泡于浓度为40%的氢氟酸溶液中,浸泡时间为48小时,之后用去离子水洗涤5次,在120度的烘箱中烘干,即得MXene材料;
步骤2,将步骤1烘干后的MXene材料采用超声波方法均匀分散于去离子水溶液中,浓度为40%;
步骤3,将洋葱碳纳米材料采用超声波方法均匀分散于去离子水溶液中,浓度为40%;
步骤4,将步骤2和步骤3中制备的MXene材料悬浊溶液和配制洋葱碳纳米材料悬浊溶液作为原料,其中,MXene材料悬浊溶液用量为100毫升,洋葱碳纳米材料悬浊溶液用量为100毫升,采用交替过滤法制备洋葱碳/MXene层状吸波复合材料,其中夹层状复合材料的层数为9层,每层厚度为5微米。
实施例2
步骤1,将钛硅碳材料作为原料,浸泡于浓度为20%的氢氟酸溶液中,浸泡时间为36小时,之后用去离子水洗涤4次,在100度的烘箱中烘干,即得MXene材料;
步骤2,将步骤1烘干后的MXene材料采用超声波方法均匀分散于去离子水溶液中,浓度为20%;
步骤3,将洋葱碳纳米材料采用超声波方法均匀分散于去离子水溶液中,浓度为20%;
步骤4,将步骤2和步骤3中制备的MXene材料悬浊溶液和配制洋葱碳纳米材料悬浊溶液作为原料,其中,MXene材料悬浊溶液用量为300毫升,洋葱碳纳米材料悬浊溶液用量为300毫升,采用交替过滤法制备洋葱碳/MXene层状吸波复合材料,其中夹层状复合材料的层数为6层,每层厚度为3微米。
实施例3
步骤1,将钛硅碳材料作为原料,浸泡于浓度为40%的氢氟酸溶液中,浸泡时间为24小时,之后用去离子水洗涤3次,在80度的烘箱中烘干,即得MXene材料;
步骤2,将步骤1烘干后的MXene材料采用超声波方法均匀分散于去离子水溶液中,浓度为30%;
步骤3,将洋葱碳纳米材料采用超声波方法均匀分散于去离子水溶液中,浓度为30%;
步骤4,将步骤2和步骤3中制备的MXene材料悬浊溶液和配制洋葱碳纳米材料悬浊溶液作为原料,其中,MXene材料悬浊溶液用量为500毫升,洋葱碳纳米材料悬浊溶液用量为500毫升,采用交替过滤法制备洋葱碳/MXene层状吸波复合材料,其中夹层状复合材料的层数为3层,每层厚度为1微米。
实施例4
步骤1,将钛硅碳材料作为原料,浸泡于浓度为40%的氢氟酸溶液中,浸泡时间为48小时,之后用去离子水洗涤4次,在110度的烘箱中烘干,即得MXene材料;
步骤2,将步骤1烘干后的MXene材料采用超声波方法均匀分散于去离子水溶液中,浓度为35%;
步骤3,将洋葱碳纳米材料采用超声波方法均匀分散于去离子水溶液中,浓度为35%;
步骤4,将步骤2和步骤3中制备的MXene材料悬浊溶液和配制洋葱碳纳米材料悬浊溶液作为原料,其中,MXene材料悬浊溶液用量为77毫升,洋葱碳纳米材料悬浊溶液用量为250毫升,采用交替过滤法制备洋葱碳/MXene层状吸波复合材料,其中夹层状复合材料的层数为8层,每层厚度为3微米。
实施例5
步骤1,将钛硅碳材料作为原料,浸泡于浓度为40%的氢氟酸溶液中,浸泡时间为48小时,之后用去离子水洗涤5次,在120度的烘箱中烘干,即得MXene材料;
步骤2,将步骤1烘干后的MXene材料采用超声波方法均匀分散于去离子水溶液中,浓度为30%;
步骤3,将洋葱碳纳米材料采用超声波方法均匀分散于去离子水溶液中,浓度为40%;
步骤4,将步骤2和步骤3中制备的MXene材料悬浊溶液和配制洋葱碳纳米材料悬浊溶液作为原料,其中,MXene材料悬浊溶液用量为150毫升,洋葱碳纳米材料悬浊溶液用量为150毫升,采用交替过滤法制备洋葱碳/MXene层状吸波复合材料,其中夹层状复合材料的层数为6层,每层厚度为5微米。
将实施例3制备的洋葱碳/MXene复合材料与石蜡复合后,两者的质量比例为3:7,对其进行电磁性能进行测试和计算后,即可得到其在微波频率范围内的发射率。图1实施例3制备的洋葱碳/MXene层状吸波复合材料在微波频率范围内的反射率图。

Claims (5)

1.一种洋葱碳/MXene层状吸波复合材料的制备方法,其特征在于,具体按照以下步骤实施:
步骤1,制备MXene材料;
步骤2,配制MXene材料的悬浊溶液;
步骤3,配制洋葱碳纳米材料的悬浊溶液;
步骤4,将步骤2得到的MXene材料悬浊溶液与步骤3得到的洋葱碳材料的悬浊溶液采用交替过滤的方法,得到洋葱碳/MXene层状吸波复合材料。
2.根据权利要求1所述的洋葱碳/MXene层状吸波复合材料的制备方法,其特征在于,步骤1的具体方法为:将钛硅碳(Ti3SiC2)材料作为原料,浸泡于浓度为10%~40%的氢氟酸溶液中,浸泡时间为24~48小时,之后用去离子水洗涤3~5次,在80~120度的烘箱中烘干,即得MXene材料。
3.根据权利要求1所述的洋葱碳/MXene层状吸波复合材料的制备方法,其特征在于,所述的步骤2的具体方法为:将步骤1烘干后的MXene材料采用超声波方法均匀分散于去离子水溶液中,浓度为20%~40%。
4.根据权利要求1所述的洋葱碳/MXene层状吸波复合材料的制备方法,其特征在于,所述的步骤3的具体方法为:将洋葱碳纳米材料采用超声波方法均匀分散于去离子水溶液中,浓度为20%~40%。
5.根据权利要求1所述的洋葱碳/MXene层状吸波复合材料的制备方法,其特征在于,所述的步骤4的具体方法为,将步骤2和步骤3中制备的MXene材料悬浊溶液和配制洋葱碳纳米材料悬浊溶液作为原料,每层厚度为1~5微米,两种悬浊液的用量各为100~500毫升,并采用交替过滤法制备洋葱碳/MXene层状吸波复合材料,其中夹层状复合材料的层数为3~9层。
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