CN112165845A

CN112165845A - 一种负载mof衍生碳的自支撑全碳电极的无毒制备方法

Info

Publication number: CN112165845A
Application number: CN202010993629.6A
Authority: CN
Inventors: 丁春艳; 吴松松; 陆美含; 王安英
Original assignee: Shandong University of Technology
Current assignee: Shandong University of Technology
Priority date: 2020-09-21
Filing date: 2020-09-21
Publication date: 2021-01-01

Abstract

本发明公开了一种负载MOF衍生碳的自支撑全碳电极的无毒制备方法，包括如下步骤：将六水合硝酸锌溶入去离子水中，将2‑甲基咪唑溶入去离子水中，再将硝酸锌溶液与咪唑溶液在搅拌的条件下混合，搅拌。静置后，使用离心机对溶液进行固液分离,得到的样品用去离子水浸洗，放置于鼓风干燥箱中干燥成粉状备用。再取干燥后的ZIF样品与梧桐絮质量比为2：1，将ZIF样品放入研钵中，加入适量乙二醇使其变稠，再加入梧桐絮，充分研磨使得每根毛毛上都沾上ZIF样品。最后将研磨后的样品放入坩埚中，放入管式炉中进行900℃煅烧，得到成品。本发明属于电极材料技术领域，由此制得的成品具有良好的吸收电磁波的能力，并且可用作自支撑电极，具有广阔的应用前景。

Description

一种负载MOF衍生碳的自支撑全碳电极的无毒制备方法

技术领域

本发明提供一种负载MOF衍生碳的自支撑全碳电极的无毒制备方法，属于电极材料技术领域。

背景技术

随着科技的发展，电子及电磁设备的发展迅速，电磁波不仅会影响设备的正常使用，其带来的电磁污染也逐渐严重，正在危害着人们的健康。因此，吸波材料也受到了人们越来越多的关注。其不仅可以应用于电子产品，在军事领域也有着较好的发展前景。

碳材料由于其优良的力学和电学性能，取材方便，体积小等优点被广泛用于制备吸波材料，而多孔碳材料更是由于其丰富的孔结构，同时具有大孔，微孔和介孔，且具有良好的导电性和导热性，密度小，稳定性好，具有良好的电磁损耗性能等特点，已经被越来越多的用于制备吸波材料。但单一碳材料的介电常数较大，并不利于阻抗匹配，吸波性能并不理想。梧桐絮作为生物材料，获取成本低廉，且煅烧后的吸波性能良好，然而，现有技术中关于梧桐絮用作吸波材料和电极的少之又少。本发明提供了一种利用梧桐絮与ZIF（沸石咪唑酯骨架结构材料）进行复合形成负载MOF（金属-有机框架材料）衍生碳的自支撑全碳电极的无毒制备方法，该方法无毒无害，且制得的成品具有较高吸收电磁波的能力，还可用作自支撑电极。具有广泛的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种负载MOF衍生碳的自支撑全碳电极的无毒制备方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案步骤如下：

一种负载MOF衍生碳的自支撑全碳电极的无毒制备方法，具体包括以下步骤：

（１）将1.17 g (37.5 mmol)六水合硝酸锌溶入8 ml去离子水中，22.70 g(2695 mmol)2-甲基咪唑溶入80 ml去离子水中；

（２）将硝酸锌溶液与咪唑溶液在搅拌的条件下混合。搅拌5min；

（３）静置10h后，使用离心机( 10000r/min)对溶液进行固液分离,得到的样品用去离子水浸洗2到3次，放置于鼓风干燥箱中干燥成粉状备用；

（４）取干燥后的ZIF样品与梧桐絮质量比为2：1，将ZIF样品放入研钵中，加入适量乙二醇使其变稠，再加入梧桐絮，充分研磨使得每根梧桐絮上都沾上ZIF样品；

（５）将研磨后的样品放入坩埚中，放入管式炉中进行煅烧，在整个过程中恒速通入氮气，以5℃/min的升温速率从室温升至 900℃，保温120min冷却至室温后取出；

（６）将制得的吸波材料按照材料：石蜡=1：12的比例加热至混合均匀，压制成外径为7.0mm,内径为3.0mm的环形管测试吸波性能。

相比与其它工艺，本发明的特点在于：

（1）所用原料成本较低，且操作方便；

（2）900℃下碳化的材料具有较好的电磁波吸收能力，在涂层厚度为1.5mm，频率为17GHz时，RL值达约-17dB，在频率为12GHz，涂层厚度为2mm时，RL值为-16dB，覆盖带宽3.7GHz；

（3）碳材料与ZIF材料进行复合后，在煅烧时会产生一系列化学反应，导致材料可用作自支撑电极材料。

附图说明

图1是由实施例1所制备的ZIF材料样品图。

图2是由实施例1所制备的吸波材料样品图。

图3是由实施例1所制备样品的吸波图。

具体实施方式

以下结合实例对本发明作进一步说明。

实施例1

将本实施例所得梧桐絮用于测试吸波性能，具体步骤包括：将1.17 g (37.5 mmol)六水合硝酸锌溶入8 ml去离子水中，22.70 g(2695 mmol)2-甲基咪唑溶入80 ml去离子水中。将硝酸锌溶液与咪唑溶液在搅拌的条件下混合。搅拌5min。

静置10h后，使用离心机( 10000r/min)对溶液进行固液分离,得到的样品用去离子水浸洗2到3次，放置于鼓风干燥箱中干燥成粉状备用。取干燥后的ZIF样品与梧桐絮质量比为2：1，将ZIF样品放入研钵中，加入适量乙二醇使其变稠，再加入梧桐絮，充分研磨使得每根梧桐絮上都沾上ZIF样品。将研磨后的样品放入坩埚中，放入管式炉中进行煅烧，在整个过程中恒速通入氮气，以5℃/min的升温速率从室温升至 900℃，保温120min冷却至室温后取出。将制得的吸波材料按照材料：石蜡=1：12的比例加热至混合均匀，压制成外径为7.0mm,内径为3.0mm的环形管测试吸波性能。

图1为实施例1所得的吸波材料的吸波性能结果图，图中可以看出，在每个涂层厚度的RL值均超过-10dB，吸波程度达90%，在涂层厚度为1.5mm，频率为17GHz时，RL值达约-17dB，在频率为12GHz，涂层厚度为2mm时，RL值为-16dB，覆盖带宽3.7GHz。

对比图2图3可以看出，制备好的ZIF材料在与梧桐絮复合煅烧后，已经由白色变为黑色。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本技术领域的普通技术人员应当了解，本发明不受实施例限制，还可以做出若干修改和润饰，这些修改和润饰也在本发明要求的保护范围内。

Claims

1.一种负载MOF衍生碳的自支撑全碳电极的无毒制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将1.17 g (37.5 mmol)六水合硝酸锌溶入8 ml去离子水中形成溶液1，将22.70 g(2695 mmol)2-甲基咪唑溶入80 ml去离子水中形成溶液2;

（２）将硝酸锌溶液与咪唑溶液在搅拌的条件下混合;

搅拌5min;

（３）将步骤2所得的混合溶液静置10h后，使用离心机(10000r/min)对溶液进行固液分离,得到的样品用去离子水浸洗2到3次，放置于鼓风干燥箱中干燥成粉状备用;

（４）取步骤3干燥后的ZIF样品与梧桐絮质量比为2：1，将ZIF样品放入研钵中，加入适量乙二醇使其变稠，再加入梧桐絮充分研磨;

（５）将步骤4所制得的样品放入坩埚中，再放入管式炉中进行煅烧，并在一定温度下保温，冷却至室温后取出;

（６）将步骤5制得的吸波材料与石蜡按照一定比例加热至混合均匀，压制成环形管。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶液1中的锌离子浓度为4.6875mmol/ml。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶液1中的2-甲基咪唑浓度为33.6875mmol/ml。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，溶液1与溶液2混合后形成的合成液中各成分的摩尔比是:锌离子: 2-甲基咪唑:水= 1: 70: 1238。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，充分研磨需使得每根梧桐絮上都沾上ZIF样品。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于将干燥后的材料移至管式炉中以5℃/min的升温速率从室温升至900℃并在900℃的条件下保温120min。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于将吸波材料按照材料：石蜡=1：12的比例加热至混合均匀，压制成外径为7.0mm,内径为3.0mm的环形管测试吸波性能。