MOF衍生的金属/碳基磁电复合材料的形貌控制及其电磁波吸收性能

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新型电磁波吸收材料的设计合成在现代国防及电子信息技术中具有重要意义。由于金属有机框架材料(MOFs)在结构、性能、形貌等方面的可设计性,其作为前驱体在构筑特定组成、结构、形貌的高性能电磁波吸收材料方面,显示出独特优势。本文在结构设计的基础上将MOFs分别与Mn O2、Mo S2和Ni Fe2O4进行复合,进一步在热解条件下得到一系列具有特定组成及形貌的磁电耦合复合材料,并探究了复合材料的电磁波吸收性能。主要研究内容如下:1.利用原位合成法将双金属Co Zn-MOF有序生长在Mn O2表面,得到Mn O2@Co Zn-MOF,并对其进行高温煅烧处理,制备一系列网状结构的复合吸波材料Mn O@Co Zn/C。通过改变Mn O2的量,对网状Mn O@Co Zn/C复合材料的形貌进行调控,从而通过组分和结构的协同作用优化该体系的吸波性能。控制Mn O2的量,得到复合材料MZC-2具有较好的电磁波吸收性能。在15.76GHz,厚度为1.5 mm时,MZC-2的最佳反射损耗值为-27.54 d B,对应的有效吸收带宽为4.40 GHz。2.将双金属Co Ni-MOF进行高温处理,得到具有菱形十二面体形貌的Co Ni/C复合材料。利用水热条件下利用原位生长法,在Co Ni/C表面生长Mo S2纳米片,得到花状复合吸波材料Co Ni/C@Mo S2。通过改变Mo S2的含量来调控Co Ni/C@Mo S2壳层厚度,从而使其充分发挥组分和结构的协同作用,优化该体系的吸波性能。控制Mo S2的量,得到复合材料CNM-2具有较好的电磁波吸收性能。在5.12 GHz,厚度为5.0 mm时,CNM-2的最佳反射损耗值为-33.36 d B;在厚度为2.0 mm时,有效吸收带宽为4.64 GHz。3.利用水热法合成不同形貌的Ni Fe2O4,并在其表面包覆ZIF-67得到Ni Fe2O4@ZIF-67前驱体。随后将前驱体进行高温煅烧处理,成功构建具有不同形貌的Ni Fe2O4/Co Cx/C复合吸波材料。其中,纳米球状N-Ni Fe2O4/Co Cx/C复合材料性能最佳。在10.24 GHz,厚度为2.0 mm时,其最佳反射损耗值为-55.05d B;在厚度为1.5 mm时,其最宽有效吸收带宽为3.28 GHz。
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