一种吸波材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及吸波材料技术领域，特别涉及一种吸波材料及其制备方法。

背景技术

随着电子信息技术的高速发展，电子信息设备发出的电磁波逐渐影响到我们的生活，强度过大的电磁波会影响到人类的健康和精密仪器的使用，因此人们通过吸波材料来屏蔽或减弱电磁波对我们生活的不利影响。理想的吸波材料应该具有吸波能力强、工作频段宽、密度低、耐受极端理化环境、厚度薄等优点。

相关技术中，大多是通过对吸波材料进行表面改性或掺杂改性，以及改变材料的微观形貌和结构设计等来制备纳米复合吸波材料；然而，采用上述方法制备过程繁杂，并且得到的吸波材料仍然存在吸波性能差和工作频段窄的问题。

因此，基于上述问题，亟需提供一种新的吸波材料及其制备方法。

发明内容

为了解决传统的吸波材料的制备方法复杂，且制备的吸波材料的吸波性能差和工作频段窄的问题，本发明实施例提供了一种吸波材料及其制备方法。

第一方面，本发明提供了一种吸波材料的制备方法所述制备方法包括如下步骤：

(1)将钼酸铵溶液与硝酸混匀，反应后得到α-MoO

(2)将还原剂粉末和金属盐粉末溶于水中得到混合溶液，将所述α-MoO

优选地，在步骤(1)中，所述钼酸铵溶液的溶剂为水，所述钼酸铵溶液的摩尔浓度为0.031～0.033mol/L；钼酸铵和所述硝酸的质量体积比为(1.3～1.5)g：(5～7)mL。

优选地，在步骤(1)中，在步骤(1)中，所述反应的温度为170～190℃，时间为10～12h。

优选地，在步骤(1)中，反应后还包括将反应产物依次进行分离、洗涤和干燥以得到所述α-MoO

优选地，在步骤(2)中，所述混合溶液的体积与所述α-MoO

优选地，所述还原剂粉末为酒石酸粉末，所述金属盐粉末为氯化锌粉末。

优选地，所述混合溶液中，酒石酸和氯化锌的质量之比为(1～2):(1～2)。

优选地，在步骤(2)中，在所述混合溶液中，金属盐的浓度为15～45g/L。

优选地，在步骤(2)中，所述反应的温度80～100℃，时间为12～20h。

第二方面，本发明提供了一种吸波材料，采用上述第一方面任一项所述的制备方法制备得到。

本发明与现有技术相比至少具有如下有益效果：

本发明中，通过首先利用硝酸将钼酸铵溶液中的钼离子进行氧化，得到α-MoO

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例1提供的一种吸波材料的扫描电镜(SEM)图；

图2是本发明实施例1提供的一种吸波材料的XRD图；

图3是本发明实施例1提供的一种吸波材料与标准卡片No.76-1003对比的XRD图，其中标准卡片上的(020)主峰位于12.8度；

图4是本发明实施例1提供的一种吸波材料与标准卡片No.76-1003对比的XRD图，其中标准卡片上的(040)主峰位于25.7度；

图5是本发明实施例1提供的一种吸波材料与标准卡片No.76-1003对比的XRD图，其中标准卡片上的(060)主峰位于38.9度；

图6是本发明实施例1提供的一种吸波材料在填充量为80％条件下的反射损耗图；

图7是本发明一对比例1提供的一种吸波材料中α-MoO

图8是本发明一对比例1提供的一种吸波材料中α-MoO

图9是本发明实施例2提供的一种吸波材料的扫描电镜(SEM)图；

图10是本发明实施例2提供的一种吸波材料的XRD图；

图11是本发明实施例2提供的一种吸波材料在填充量为80％条件下的反射损耗图；

图12是本发明实施例3提供的一种吸波材料的扫描电镜(SEM)图；

图13是本发明实施例3提供的一种吸波材料的XRD图；

图14是本发明实施例3提供的一种吸波材料在填充量为80％条件下的反射损耗图；

图15是本发明对比例1提供的一种吸波材料在填充量为80％条件下的反射损耗图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如前所述，考虑到现有的吸波材料的制备方法复杂，条件要求较高，并且制得的吸波材料的吸波性能和工作频段等难以满足要求等问题。本发明实施例提供了一种吸波材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

(1)将钼酸铵溶液与硝酸混匀，反应后得到α-MoO

(2)将还原剂粉末和金属盐粉末溶于水中得到混合溶液，将所述α-MoO

钼化合物广泛存在自然界中，且在我国储量丰富，三氧化钼(MoO

本发明实施例中，考虑到氧化钼是一种由范德瓦尔斯键连接成独特的层状结构，因此通过首先利用硝酸将钼酸铵溶液中的钼离子进行氧化，得到α-MoO

根据一些优选的实施方式，在步骤(1)中，所述钼酸铵溶液的溶剂为水，所述钼酸铵溶液的摩尔浓度为0.031～0.033mol/L(例如，可以为0.031mol/L、0.032mol/L或0.033mol/L)；钼酸铵和所述硝酸的质量体积比为(1.3～1.5)g：(5～7)mL(例如，可以为1.3g:5mL、1.4g:5mL、1.5g:6mL、1.4g:7mL或1.5g:7mL)。

本发明实施例中，通过采用硝酸对钼酸铵中的钼离子进行水热氧化，并严格控制反应过程中的各个条件，从而形成具有电子空缺的反应产物α-MoO

需要说明的是，本发明实施例中的硝酸为质量份数为68％的浓硝酸溶液。

根据一些优选的实施方式，在步骤(1)中，所述反应的温度为170～190℃(例如，可以为170℃、180℃或190℃)，时间为10～12h(例如，可以为10h、11h或12h)。

根据一些优选的实施方式，在步骤(1)中，反应后还包括将反应产物依次进行分离、洗涤和干燥以得到所述α-MoO

本发明实施例中，采用水热反应法制备α-MoO

根据一些优选的实施方式，在步骤(2)中，所述混合溶液的体积与所述α-MoO

本发明实施例中，通过对水热还原反应过程中还原剂溶液和金属盐溶液的体积之和与α-MoO

根据一些优选的实施方式，在步骤(2)中，所述还原剂粉末为酒石酸粉末，所述金属盐粉末为氯化锌粉末。

经过大量的实验发现，相比于其他一价或三价金属离子，当金属盐粉末中的金属离子为二价锌离子且金属盐粉末为氯化锌粉末时，更有利于金属离子稳定嵌入氧化钼的层间结构中，从而增强氧化钼吸波材料的导电性和电化学稳定性，本实施例中，在反应过程中锌离子嵌入氧化钼的范德瓦尔斯层间，并以Zn-O-Zn离子键的形式代替范德华力从而使得部分钼元素的价态变低，从而提高氧化钼材料的导电性和电化学稳定性，再加之锌离子相比其他的金属离子的半径较大，进入氧化钼层间中会引起氧化钼材料的体积膨胀，从而提高氧化钼材料的比表面积，增加纳米效应，并使得氧化钼表面形成空位等缺陷，如此增强了极化损耗，进一步增强了氧化钼吸波材料的吸波性能。

根据一些优选的实施方式，在步骤(2)中，所述混合溶液中，酒石酸和氯化锌的质量之比为(1～2):(1～2)(例如，可以为1:1、1:2、2:1或2:2)。

根据一些优选的实施方式，在步骤(2)中，在所述混合溶液中，所述金属盐溶液的浓度为15～45g/L(例如，可以为15g/L、20g/L、25g/L、30g/L、35g/L、40g/L或45g/L)。

本发明实施例中，金属盐溶液的浓度主要会影响氧化钼结构层间嵌入的金属离子含量，从而对最终氧化钼吸波材料的吸波性能产生影响；通过将金属盐溶液的浓度优选为上述范围，更优选为15～40g/L，如此有利于保证吸波材料较好的吸波性能。例如，若金属盐溶液的浓度含量过低，则会使得氧化钼结构层间嵌入的金属离子含量较少，从而不利于显著增强吸波材料的吸波性能，尽管增强金属盐溶液的浓度，会使得更多的金属离子嵌入氧化钼的结构层中，但过多的金属离子会导致二次水热过程中的化学环境发生变化，从而使得氧化钼在水热过程中溶解，进而破坏氧化钼原本的结构层，同样不利于增强吸波材料的吸波性能。

根据一些优选的实施方式，在步骤(2)中，所述反应的温度80～100℃(例如，可以为80℃、85℃、90℃、95℃或100℃)，时间为12～20h(例如，可以为12h、15h、18h或20h)。

本发明实施例中，水热还原反应在空气氛围下进行，同时通过对水热还原反应的温度时间进行控制，从而有利于使得更多的金属离子顺利嵌入氧化钼结构层间，若反应过程中的温度过高，则会使得氧化钼结构层溶解于氯化锌溶液中，不利于制备得到吸波性能较好的粉末状吸波材料，并且会产生能源浪费，若反应过程中的温度过低，则不利于金属离子嵌入氧化钼结构层中，进而不利于增强吸波材料的吸波性能。

综上，本发明实施例中制备吸波材料的制备方法过程简单，还原反应对气氛无特殊要求，且水热温度较为适中，因此方法简单重复性佳，无需较高的温度，不仅成本低，且制备得到的吸波材料具有优异的吸波性能。。

本发明还提供了一种吸波材料，采用本发明所提供的制备方法制备得到的吸波材料。

为了更加清楚地说明本发明的技术方案及优点，下面通过几个实施例对一种吸波材料及其制备方法进行详细说明。

实施例1：

(1)将(NH

(2)将2g金属盐(氯化锌)粉末和2g还原剂(酒石酸)粉末共同溶解于70mL去离子水中配成氯化锌/酒石酸混合溶液，其中，金属盐的浓度为28.6g/L，取800mg的α-MoO

由图7和图8中可以看出，实施例1中制备得到的α-MoO

结合图1中可知，实施例1中制备得到的Zn

实施例2：

(1)将(NH

(2)将3g金属盐(氯化锌)粉末和2g还原剂(酒石酸)粉末共同溶解于80mL去离子水中配成氯化锌/酒石酸混合溶液，其中，金属盐的浓度为37.5g/L，取800mg的α-MoO

结合图9中可知，实施例2中制备得到的Zn

实施例3：

(1)将(NH

(2)将3g金属盐(氯化锌)粉末和1g还原剂(酒石酸)粉末共同溶解于70mL去离子水中配成氯化锌/酒石酸混合溶液，其中，金属盐的浓度为42.9g/L，取800mg的α-MoO

结合图12中可知，实施例3中制备得到的Zn

将(NH

由图6和图15相比可以发现，与对比例1中未嵌入金属离子的氧化钼吸波材料相比，实施例1中制备得到的吸波材料的反射损耗显著提升，具有优异的吸波性能；并且，结合图11和图14中可以发现，随着锌离子含量的增加，对于吸波材料的反射损耗的提升呈先上升再下降的趋势。

上述实施例和对比例中进行吸波性能测试时，均是采用如下方法：将制备得到的吸波材料和石蜡以8:2的比例通过加热搅拌混合，压制成内外径比为3.0/7.0的圆环，待其冷却后对其电磁波吸收性能进行测试。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。