[00147473]一种Co@C@g-C3N4纳米复合物及其制备方法和应用

本发明涉及一种Co@C@g-C3N4纳米复合物及其制备方法和应用,属于纳米材料制备技术领域。 课题来源： 随着现代科学技术尤其是电子工业技术的高速发展,电磁波辐射对环境的影响日益增大。电磁波吸收材料能使电磁波能转化为热能或其他形式的能,有效清除电磁污染。理想的吸波材料应该具有强吸收、宽频段、厚度薄和质量轻等特点,但是单一类型的材料很难满足 “薄、轻、宽、强”的综合要求。介电型吸波材料与磁性吸波材料主要覆盖范围分别在厘米波段的低端和高端,需要将多种吸波材料进行多种形式的复合来获得最佳吸波效果。铁磁/介电复合结构中存在着大量的异质界面,能够产生多重折射、多重吸收和界面极化等电池损耗机制,铁磁/介电纳米复合材料在一定程度上提高了吸波能力。g-C3N4是一类似石墨结构的新型半导体,具有合适的半导体宽度（约2.7eV）、结构稳定、耐酸碱、无毒且生物兼容性好、成本低及易于化学改性等优点。Co@C@g-C3N4纳米复合物有潜力成为新型的微波吸收材料。 技术原理及性能指标：本项目是通过等离子体电弧放电法一步合成,主要分为（1）蒸发和（2）凝固过程。1) 阴阳极间电弧放电时,电弧温度可瞬间达3000-4000oC。高温电弧使Co-三聚氰胺靶材融化,促进三聚氰胺裂解成g-C3N4分子和熔融Co原子蒸发。同时, 炉内CH4在高温电弧作用下分解成C和H原子。2) 挥发的Co原子和g-C3N4分子以电弧为中心往四周发散,互相碰撞形成Co纳米颗粒。当远离电弧时,高熔点的Co温度快速下降,首先凝固。Co纳米颗粒由于高的表面能,吸附了游离于炉内的C原子,随着温度进一步下降,相对低熔点的g-C3N4包裹在Co@C纳米胶囊的表面,最终在水冷炉内壁上收集到Co@C@g-C3N4纳米复合物。该纳米复合物微观结构为Co@C核壳结构纳米胶囊嵌入g-C3N4纳米片中。 Co@C@g-C3N4纳米复合物以40 wt%～50 wt% 质量百分比的添加量加入到石蜡中制成吸波涂层,作为2～18 GHz范围电磁波的吸收材料. 技术的创造性与先进性：1)本发明首次制备出了Co@C@g-C3N4纳米复合物;2)本发明制备过程条件简单,易于控制,为Co@C@g-C3N4纳米复合物的实际应用提供了条件;3)本发明制备纳米复合物材料,由于g-C3N4纳米片、C壳和Co纳米颗粒内核构成了良好的电磁匹配,在2～18 GHz频率范围内具有优秀的微波吸收能力,使Co@C@g-C3N4纳米复合物成为2～18GHz范围内微波吸收强有力的候选材料。 技术的成熟度,适用范围和安全性：本项目经过长达一年的探索研究,技术已经成熟,适合工业化大生产,主要适用于应用于微波吸收材料以及器件。本项目对于提高Co@C@g-C3N4纳米复合物生产效率与产品质量,减少能耗,降低成本具有十分重要作用。在制备过程中,都处于高真空电弧炉内, 没有剧烈反应,反应物质易于回收,整个过程安全可控可靠。 应用情况：所获得的技术成果因为市场信息不顺畅尚未能在行业内进行推广,需要一个信息互动平台,促进技术成果的转化。