[0035] 下面结合具体实施方式和附图对本发明进行详细说明。
[0036] 本发明一种银纳米线/生物质多孔碳电磁波吸收材料的制备方法,具体按照以下步骤实施:
[0037] 步骤1,制备硝酸银醇溶液,具体为:
[0038] 将固体硝酸银与乙二醇混合,采用磁力搅拌器进行充分搅拌,使硝酸银充分溶解于乙二醇中,得到硝酸银醇溶液;
[0039] 搅拌时间为15min;硝酸银与乙二醇质量比为1:28‑32;
[0040] 步骤2,制备模板剂醇溶液,具体为:
[0041] 称量模板剂PVP与乙二醇混合,之后置于超声波分散器中超声溶解,同时用玻璃棒进行搅拌,超声溶解时间为20min,得到模板剂醇溶液;
[0042] PVP与乙二醇质量比为1:10;
[0043] 步骤3,制备生物质多孔碳,具体为:
[0044] 将生物质碳材料切割成1.0mm*1.0mm*0.3mm小块放入坩埚中,放入真空烧结炉中进行烧结,以15℃/min的速率升温至600℃~1100℃,保温1~3h,随炉冷却至室温,即可得到多孔碳;
[0045] 真空烧结炉中的真空压力小于等于10pa;
[0046] 生物质碳材料为自然风干的去皮杉木或桐木;
[0047] 步骤4,对步骤3制备的生物质多孔碳进行预处理,具体为:
[0048] 步骤4.1,用清洗液对生物质多孔碳进行超声清洗5min,静置5min;再用去离子水将生物质多孔碳洗涤至中性;
[0049] 清洗液由体积比为1:1的C2H5OH和去离子水混合而成;
[0050] 步骤4.2,用质量浓度为10g/L的NaOH溶液浸泡生物质多孔碳,浸泡时间为15min,进行除油处理,再用去离子水将生物质多孔碳洗涤至中性;
[0051] 步骤4.3,用体积分数20%的硝酸将生物质多孔碳加入硝酸溶液进行恒温水浴加热并持续搅拌,加热温度为50℃,加热时间为20min,进行粗化处理,再用去离子水将生物质多孔碳洗涤至中性;
[0052] 步骤5,将步骤4进行过预处理的生物质多孔碳浸渍于步骤1制备的硝酸银醇溶液中,超声处理20min,放入真空箱中抽真空进行浸处理,浸处理时间为3.5h,真空箱的真空度≤20pa,得到浸渍液;
[0053] 生物质多孔碳与硝酸银醇溶液的质量比为1:42‑51;
[0054] 步骤6,将葡萄糖溶解于经步骤5后得到的浸渍液中,用玻璃棒搅拌5min,使其充分溶解,得到反应固液;
[0055] 葡萄糖与浸渍液的质量比为1:210‑220;
[0056] 步骤7,将经步骤2后得到的模板剂醇溶液滴加至步骤6的反应固液中,滴加过程中持续搅拌,滴加时间为60min‑120min,滴加完成后继续搅拌10min,得到模板剂与硝酸银溶液的混合液;
[0057] 模板剂醇溶液与反应固液的质量比为1:1.25‑1.4;
[0058] 步骤8,将经步骤7后得到的混合液转移到聚四氟乙烯反应釜中,进行水热反应,反应结束后,再采用去离子水洗涤至中性,干燥,得到银纳米线/生物质多孔碳电磁波吸收材料;
[0059] 反应温度为150℃~180℃,反应时间为8h~12h;
[0060] 干燥温度为70℃,干燥时间为7h;
[0061] 实施例1
[0062] 本发明一种银纳米线/生物质多孔碳电磁波吸收材料的制备方法,具体按照以下步骤实施:
[0063] 步骤1,制备硝酸银醇溶液;使用乙二醇为溶剂,称取固体硝酸银1.0g放于烧杯,量取乙二醇溶液40ml并加入到硝酸银烧杯,采用磁力搅拌器进行充分搅拌15min使硝酸银充分溶解于乙二醇溶液;
[0064] 步骤2,制备模板剂醇溶液;称量模板剂PVP1.5g放于烧杯,量取乙二醇溶液30ml并将其加入到PVP烧杯中,将PVP醇溶液置于超声波分散器中超声溶解,同时用玻璃棒进行搅拌,超声搅拌溶解时间为20min;
[0065] 步骤3,制备多孔碳;选用生物质碳材料原材料为自然风干的桐木,将木材切割成1.0mm*1.0mm*0.3mm小块放入坩埚中,将坩埚放入真空烧结炉中进行高温烧结,烧结温度为
600℃℃,真空度≤10pa,升温速率设定15℃/min,保温时间为2h,烧结完成后随炉冷却至室温即制得生物质多孔碳;
[0066] 步骤4,对步骤3制备的多孔碳进行预处理;首先将C2H5OH和去离子水1:1进行充分混合制备清洗溶液,对多孔碳进行超声清洗5min;然后对多孔碳15min进行除油处理,将NaOH溶液配制10g/L浓度的浸泡液;再将多孔碳加入到配置好的体积分数20%的硝酸硝酸溶液恒温水浴加热20min,加热温度为50℃,过程中保持持续搅拌。预处理的每一步结束后都要将多孔碳用去离子水将水洗至中性;
[0067] 步骤5,多孔碳浸渍处理;将预处理过的多孔碳浸泡在硝酸银醇溶液浸渍液中,再经过超声20min后放入真空箱中抽真空进行浸处理,处理时间为3.5h;(真空度≤20pa)[0068] 步骤6,制备反应固液;称量0.1g葡萄糖加入到于步骤5中的多孔碳和硝酸银浸渍液中,用玻璃棒充分搅拌5min充分溶解,配置反应固液;
[0069] 步骤7,将步骤2中的模板剂醇溶液加入步骤6中的反应固液;常温下将PVP醇溶液匀速滴入反应固液中,过程中持续搅拌,滴定时长60min,滴定完成后继续搅拌10min,即完成模板剂与硝酸银溶液的混合;
[0070] 步骤8,将步骤7中混合液转移至转移到聚四氟乙烯反应釜中,反应釜放入烘箱中保温,设置保温温度为180℃,保温时间为12h,以保证银纳米线充的分生长和对生物质炭的包覆成型,保温结束后随炉冷却至室温,取出固体,用去离子水对其进行多次水洗之后放入真空干燥箱真空烘干,烘箱温度为70℃,烘干时间为7h,即得到银纳米线/生物质多孔碳复合材料。
[0071] 实施例2
[0072] 本发明一种银纳米线/生物质多孔碳电磁波吸收材料的制备方法,具体按照以下步骤实施:
[0073] 步骤1,制备硝酸银醇溶液;使用乙二醇为溶剂,称取固体硝酸银1.2g放于烧杯,量取乙二醇溶液40ml并加入到硝酸银烧杯,采用磁力搅拌器进行充分搅拌15min使硝酸银充分溶解于乙二醇溶液。
[0074] 步骤2,制备模板剂醇溶液;称量模板剂PVP3.0g放于烧杯,量取乙二醇溶液30ml并将其加入到PVP烧杯中,将PVP醇溶液置于超声波分散器中超声溶解,同时用玻璃棒进行搅拌,超声搅拌溶解时间为20min。
[0075] 步骤3,制备多孔碳;选用生物质碳材料原材料为自然风干的去皮杉木。将木材切割成1.0mm*1.0mm*0.3mm小块放入坩埚中,将坩埚放入真空烧结炉中进行高温烧结。烧结温度为1000℃,真空度≤10pa,升温速率设定15℃/min,保温时间为1h,烧结完成后随炉冷却至室温即制得生物质多孔碳。
[0076] 步骤4,对步骤3制备的多孔碳进行预处理;首先将C2H5OH和去离子水1:1进行充分混合制备清洗溶液,对多孔碳进行超声清洗5min;然后对多孔碳15min进行除油处理,将NaOH溶液配制10g/L浓度的浸泡液;再将多孔碳加入到配置好的体积分数20%的硝酸硝酸溶液恒温水浴加热20min,加热温度为50℃,过程中保持持续搅拌。预处理的每一步结束后都要将多孔碳用去离子水将水洗至中性。
[0077] 步骤5,多孔碳浸渍处理;将预处理过的多孔碳浸泡在硝酸银醇溶液浸渍液中,再经过超声20min后放入真空箱中抽真空进行浸处理,处理时间为3.5h。(真空度≤20pa)[0078] 步骤6,制备反应固液;称量0.2g葡萄糖加入到于步骤5中的多孔碳和硝酸银浸渍液中,用玻璃棒充分搅拌5min充分溶解,配置反应固液。
[0079] 步骤7,将步骤2中的模板剂醇溶液加入步骤6中的反应固液;常温下将PVP醇溶液匀速滴入反应固液中,过程中持续搅拌,滴定时长为60min,滴定完成后继续搅拌10min,即完成模板剂与硝酸银溶液的混合。
[0080] 步骤8,将步骤7中混合液转移到聚四氟乙烯反应釜中,反应釜放入烘箱中保温,设置保温温度为170℃,保温时间为10h,以保证银纳米线充的分生长和对生物质炭的包覆成型,保温反应结束后随炉冷却至室温,取出固体,用去离子水对其进行多次水洗之后放入真空干燥箱真空烘干,烘箱温度为70℃,烘干时间为7h,即得到银纳米线/生物质多孔碳复合材料。
[0081] 实施例3
[0082] 本发明一种银纳米线/生物质多孔碳电磁波吸收材料的制备方法,具体按照以下步骤实施:
[0083] 步骤1,制备硝酸银醇溶液;使用乙二醇为溶剂,称取固体硝酸银1.4g放于烧杯,量取乙二醇溶液40ml并加入到硝酸银烧杯,采用磁力搅拌器进行充分搅拌15min使硝酸银充分溶解于乙二醇溶液。
[0084] 步骤2,制备模板剂醇溶液;称量模板剂PVP3.5g放于烧杯,量取乙二醇溶液30ml并将其加入到PVP烧杯中,将PVP醇溶液置于超声波分散器中超声溶解,同时用玻璃棒进行搅拌,超声搅拌溶解时间为20min。
[0085] 步骤3,制备多孔碳;选用生物质碳材料原材料为自然风干的桐木。将木材切割成1.0mm*1.0mm*0.3mm小块放入坩埚中,将干锅放入真空烧结炉中进行高温烧结。烧结温度为
1100℃,真空度≤10pa,升温速率设定15℃/min,保温时间为3h,烧结完成后随炉冷却至室温即制得生物质多孔碳。
[0086] 步骤4,对步骤3制备的多孔碳进行预处理;首先将C2H5OH和去离子水1:1进行充分混合制备清洗溶液,对多孔碳进行超声清洗5min;然后对多孔碳15min进行除油处理,将NaOH溶液配制10g/L浓度的浸泡液;再将多孔碳加入到配置好的体积分数20%的硝酸硝酸溶液恒温水浴加热20min,加热温度为50℃,过程中保持持续搅拌。预处理的每一步结束后都要将多孔碳用去离子水将水洗至中性。
[0087] 步骤5,多孔碳浸渍处理;将预处理过的多孔碳浸泡在硝酸银醇溶液浸渍液中,再经过超声20min后放入真空箱中抽真空进行浸处理,处理时间为3.5h。(真空度≤20pa)[0088] 步骤6,制备反应固液;称量0.3g葡萄糖加入到于步骤5中的多孔碳和硝酸银浸渍液中,用玻璃棒充分搅拌5min充分溶解,配置反应固液。
[0089] 步骤7,将步骤2中的模板剂醇溶液加入步骤6中的反应固液;常温下将PVP醇溶液匀速滴入反应固液中,过程中持续搅拌,滴定时长为100min,滴定完成后继续搅拌10min,即完成模板剂与硝酸银溶液的混合。
[0090] 步骤8,将步骤7中反应固液转移到聚四氟乙烯反应釜中,反应釜放入烘箱中保温,设置保温温度为180℃,保温时间为9h,以保证银纳米线充的分生长和对生物质炭的包覆成型,保温反应结束后随炉冷却至室温,取出固体,用去离子水对其进行多次水洗之后放入真空干燥箱真空烘干,烘箱温度为70℃,烘干时间为7h,即得到银纳米线/生物质多孔碳复合材料。
[0091] 实施例4
[0092] 本发明一种银纳米线/生物质多孔碳电磁波吸收材料的制备方法,具体按照以下步骤实施:
[0093] 步骤1,制备硝酸银醇溶液;使用乙二醇为溶剂,称取固体硝酸银1.0g放于烧杯,量取乙二醇溶液40ml并加入到硝酸银烧杯,采用磁力搅拌器进行充分搅拌15min使硝酸银充分溶解于乙二醇溶液。
[0094] 步骤2,制备模板剂醇溶液;称量模板剂PVP3.5g放于烧杯,量取乙二醇溶液30ml并将其加入到PVP烧杯中,将PVP醇溶液置于超声波分散器中超声溶解,同时用玻璃棒进行搅拌,超声搅拌溶解时间为20min。
[0095] 步骤3,制备多孔碳;选用生物质碳材料原材料为自然风干的去皮杉木。将木材切割成1.0mm*1.0mm*0.3mm小块放入坩埚中,将干锅放入真空烧结炉中进行高温烧结。烧结温度为800℃,真空度≤10pa,升温速率设定15℃/min,保温时间为2.5h,烧结完成后随炉冷却至室温即制得生物质多孔碳。
[0096] 步骤4,对步骤3制备的多孔碳进行预处理;首先将C2H5OH和去离子水1:1进行充分混合制备清洗溶液,对多孔碳进行超声清洗5min;然后对多孔碳15min进行除油处理,将NaOH溶液配制10g/L浓度的浸泡液;再将多孔碳加入到配置好的体积分数20%的硝酸硝酸溶液恒温水浴加热20min,加热温度为50℃,过程中保持持续搅拌。预处理的每一步结束后都要将多孔碳用去离子水将水洗至中性。
[0097] 步骤5,多孔碳浸渍处理;将预处理过的多孔碳浸泡在硝酸银醇溶液浸渍液中,再经过超声20min后放入真空箱中抽真空进行浸处理,处理时间为3.5h。(真空度≤20pa)[0098] 步骤6,制备反应固液;称量0.3g葡萄糖加入到于步骤5中的多孔碳和硝酸银浸渍液中,用玻璃棒充分搅拌5min充分溶解,配置反应固液。
[0099] 步骤7,将步骤2中的模板剂醇溶液加入步骤6中的反应固液;常温下将PVP醇溶液匀速滴入反应固液中,过程中持续搅拌,滴定时长为120min,滴定完成后继续搅拌10min,即完成模板剂与硝酸银溶液的混合。
[0100] 步骤8,将步骤7中反应固液转移到聚四氟乙烯反应釜中,反应釜放入烘箱中保温,设置保温温度为150℃,保温时间为12h,以保证银纳米线充的分生长和对生物质炭的包覆成型,保温反应结束后随炉冷却至室温,取出固体,用去离子水对其进行多次水洗之后放入真空干燥箱真空烘干,烘箱温度为70℃,烘干时间为7h,即得到银纳米线/生物质多孔碳复合材料。
[0101] 图1、图2分别为银纳米线放大倍数5000x和放大倍数25000x的SEM形貌图,可以看出银纳米线长径比大,分散性良好。图3为该银纳米线的能谱图,可观察到图谱中只有银的峰值,该银纳米线纯度高无其他杂质。
[0102] 图4为本发明方法制备的银纳米线/生物质多孔碳复合材料的XRD图谱。从图中可以看出,除了C的衍射峰外,有很多Ag的衍射峰,说明成功制备了Ag纳米线,且制备的多孔碳主要呈无定型态。