【摘 要】
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近年来,金属-有机骨架（MOFs）材料因其特殊的物理化学性质,引起了吸波材料领域研究的热潮。本文分别以MIL-101（Fe）、改性MIL-101（Fe）、Co2+掺杂未改性/改性MIL-101（Fe）作为前驱体,通过热解法成功制得系列MIL-101（Fe）衍生磁性碳基复合材料（如Fe3C/C、Fe/C、Fe Co/C等）,并采用XRD、SEM、TEM、Raman、BET、VSM等测试手段进行表征,
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近年来,金属-有机骨架（MOFs）材料因其特殊的物理化学性质,引起了吸波材料领域研究的热潮。本文分别以MIL-101（Fe）、改性MIL-101（Fe）、Co2+掺杂未改性/改性MIL-101（Fe）作为前驱体,通过热解法成功制得系列MIL-101（Fe）衍生磁性碳基复合材料（如Fe3C/C、Fe/C、Fe Co/C等）,并采用XRD、SEM、TEM、Raman、BET、VSM等测试手段进行表征,采用网络矢量分析仪对其吸波性能进行表征。所制备的系列磁性碳基复合材料结合了磁性金属的磁损耗与碳材料的介电损耗,对电磁波能量具有良好的吸收衰减,并体现出较好的阻抗匹配与衰减特性。其中,Co2+掺杂未改性MIL-101（Fe）所制得的磁性碳基复合材料表现出较为优异的电磁波吸收性能,这主要归因于引入Co增强了材料各方面性能间的匹配。具体研究内容和主要结果如下:（1）以MIL-101（Fe）为前驱体热解制备了系列磁性碳基复合材料,重点研究了热解温度对所得系列磁性碳基复合材料吸波性能的影响。结果表明,不同温度下（600-700℃）,前驱体的热解产物均呈现出一种由二维片层堆积成花状的微观结构,该特殊结构有利于激活材料对电磁波衰减的多种损耗机制。当温度为650℃时,所得Fe3C/C复合材料的电磁波吸收性能达到最佳,反射损耗达到-39.43 dB,此时测试填充量为30 wt%、匹配厚度为2.00 mm、频率为14.00 GHz。（2）以改性MIL-101（Fe）为前驱体热解制备了系列磁性碳基复合材料,重点研究了前驱体形貌对所得系列磁性碳基复合材料吸波性能的影响,改性方法主要是改变前驱体制备过程中的有机配体添加剂含量。结果发现,该方法成功提高了前驱体的热稳定性,改善了其热解材料介电损耗与磁损耗之间的协同作用。当溶剂热反应中有机配体添加剂2-甲基咪唑的添加量为2.5 mmol时,所得改性MIL-101（Fe）的微观形貌均一、尺寸增大且材料表面较光滑,其热解产物在测试填充量仅为25 wt%下,能实现-47.56 dB的最优反射损耗。（3）以Co2+掺杂未改性/改性MIL-101（Fe）为前驱体热解制备了系列磁性碳基复合材料,重点研究了Co2+掺杂对所得系列磁性碳基复合材料吸波性能的影响。结果发现,前驱体掺杂Co2+后经热解生成铁钴合金/碳基复合材料,该组分结构有效调控了材料中双损耗机制的电磁波衰减作用。其中性能较优的最终产物在频率为10.64 GHz时,最佳反射损耗能够达到-52.50 dB,此外在2.00-18.00 GHz测试频段下的有效吸收带宽增大。
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