安徽理工大学刘银教授课题组在微波法原位制备煤基碳及其磁性粒子负载功能化方面取得进展

近日,安徽理工大学材料学院刘银教授课题组采用微波法成功地合成了煤基碳/磁性粒子复合材料,实现了煤基碳材料的功能化,具有良好的轻质、宽频、高效的微波吸收性能。

本研究基于宁夏无烟煤中高的固定碳含量和低的灰分特点,以及磁电耦合增强效应和阻抗匹配原理,设计了煤基碳/Ni复合材料。在氮气气氛下、850℃原位炭化2小时,制备得到了煤基碳/Ni复合材料,其最小反射损耗可到达-62.51dB(其厚度仅为1.3mm)。

氮气气氛下制备的煤基碳/Ni复合材料表征、性能及吸波机理图

基于煤中大量极性分子对微波充分响应的特点,以及负载磁性粒子Ni3Fe、NiO可以充当热点,促进煤制碳转化过程。采用微波法原位、低温(~700℃)、快速地(~ 16min)合成了煤基碳/Ni3Fe/NiO复合材料,其低频区域(S波段)仍具有-20dB的反射损耗。煤基碳/磁性粒子复合材料优异的电磁性能可能归因于煤基碳多孔、层状结构,以及煤基碳负载磁性粒子对微波吸收有较强的协同效应。

煤基碳/Ni3Fe/NiO复合材料的合成、表征、性能及吸波机理图

上述工作为当前煤炭清洁高效利用及功能开发提供了重要思路,拓展了煤基碳材料在微波电磁吸收和防护领域中应用。相关研究结果已发表在英国皇家化学会(Royal Society of Chemistry)旗下期刊New Journal of Chemistry(DOI:10.1039/D0NJ02769C; JCR分区: Q2 ; IF=3.288)、Journal of Magnetism and Magnetic Materials(2020, 513:167231-167243; JCR分区: Q2 ; IF=2.717)。

安徽理工大学材料学院18级专业学位硕士研究生任恒东为论文第一作者,刘银教授为论文通讯作者。

该工作得到了安徽省高校学科(专业)拔尖人才学术资助项目、安徽省高校自然科学研究重点项目基金、安徽省科技重大专项支持。(刘松)

责任编辑:程娇娇
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