【摘 要】
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随着中国经济的转型和调整,生态保护和能源节约逐渐受到社会的重视,尤其是“碳达峰”、“碳中和”概念的提出,对煤炭产业的转型提出了重大的挑战。无烟煤作为特殊的碳资源,包含大量的芳香片层结构,是功能碳纳米材料的优质原料。由于煤相互“缠结”、结晶与非晶交错的三维复杂结构,至今尚无有效的方法直接利用煤的芳香片层结构。本文通过球磨、D-A反应对无烟煤进行改性,剥离出包含大量芳香片层结构的无烟煤大分子骨架,将其
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随着中国经济的转型和调整,生态保护和能源节约逐渐受到社会的重视,尤其是“碳达峰”、“碳中和”概念的提出,对煤炭产业的转型提出了重大的挑战。无烟煤作为特殊的碳资源,包含大量的芳香片层结构,是功能碳纳米材料的优质原料。由于煤相互“缠结”、结晶与非晶交错的三维复杂结构,至今尚无有效的方法直接利用煤的芳香片层结构。本文通过球磨、D-A反应对无烟煤进行改性,剥离出包含大量芳香片层结构的无烟煤大分子骨架,将其与磁性材料进行复合制备具有优异吸波性能的碳纳米复合材料。主要内容如下:采用D-A反应与球磨剥离结合的方法,制备改性无烟煤,并对其结构、形貌进行了表征分析;通过球磨水热、球磨高温制备改性无烟煤与超细铁粉、羰基铁粉、四氧化三铁的复合材料,探究超细铁粉、羰基铁粉、四氧化三铁对改性无烟煤吸波性能的影响。研究表明,铁基材料对改性无烟煤的石墨化有催化效果,能提升其吸波效果,其中超细铁粉对改性无烟煤的催化作用最为明显,所制备的超细铁粉/改性无烟煤/石蜡样品,最小反射损耗为-37.8 d B（测试标准:石蜡/填料比1:1,厚度为2.5 mm）。为了改善样品的阻抗匹配,以改性无烟煤为碳源,制备以Fe-Co纳米晶体为“核”,高石墨化改性无烟煤为“壳”结构的多层纳米复合材料（CFCs）。Fe、Co双磁性金属的加入增强了样品的磁损耗性能,核壳结构的形成加强了界面极化,多重损耗机制的共同作用提升了CFCs吸收入射电磁波的效率,10 wt%的CFC-1200/石蜡样品厚度为5 mm时,最小反射损耗为-41.6 d B。为了进一步提升样品的吸波性能,以改性无烟煤、聚乙烯吡咯烷酮为碳源,通过冷冻干燥得到含有大量孔隙结构的前驱体,在N2中使用不同温度热解对前驱体进行碳化,制备具备丰富孔隙结构的纳米复合多孔材料（FCPs）。FCPs同时具有核壳结构和丰富的孔隙结构,增强了样品的复介电常数,提升了电磁波在样品内部的传输距离和反射次数。10 wt%的FCP-800/石蜡样品厚度为4.5 mm时,最小反射损耗为-57.8 dB。
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