MOF衍生多孔Co/C纳米复合材料及其优异的电磁波吸收性能

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摘要：
以钴基金属有机框架（ZIF-67）为前驱体，在惰性气氛下热分解制备多孔Co/C复合纳米材料。500℃制备的Co/C-500性能最优，最大反射损耗达-35.3 dB，有效吸收带宽5.80 GHz，多孔结构与多组分协同作用优化了阻抗匹配。

研究背景：
1. 行业问题和研究现状：电磁波辐射危害突出，单一吸波材料存在缺陷（如金属吸波频带窄、碳材料吸波强度不足），多组分多孔复合材料是研究热点，但制备中难以精准调控成分与结构。
2. 本文创新：利用MOF热分解特性，一步制备多孔Co/C复合材料，通过控制气氛和温度，实现金属纳米颗粒与碳基质的协同调控。

实验部分：
1. 试剂准备：采用六水合硝酸钴、2-甲基咪唑、甲醇等试剂，未进一步纯化。
2. ZIF-67前驱体制备：将0.50 mol/dm³硝酸钴甲醇溶液与3.4 mol/dm³2-甲基咪唑甲醇溶液混合，室温搅拌6 h，离心洗涤后80℃干燥24 h。
3. 热解制备复合材料：Ar气氛下，以5℃/min升温至500-800℃，保温5 h，得到Co/C-500、Co/C-600、Co/C-800。
4. 吸波测试样品制备：复合材料与石蜡按6:4质量比混合，压制成标准圆柱试样。

分析测试：
1. 结构表征：XRD证实含面心立方结构Co；BET比表面积为204.7-249.8 m²/g，Co/C-600最大（249.8 m²/g）。
2. 磁性能测试：室温VSM显示，饱和磁化强度Ms为14.5-80.4 emu/g，Co/C-800最高；矫顽力Hc为66.1-221.6 Oe。
3. 电磁参数测试：Co/C-500介电与磁损耗匹配良好，2.5 mm厚时有效吸收带宽8.40-14.20 GHz。
4. 机理：多孔结构降低介电常数，Co与碳基质协同提升吸波性能，阻抗匹配优化增强吸收效果。

总结：
1. 主要结果：成功制备多孔Co/C复合材料，Co/C-500吸波性能优异。
2. 创新突破：MOF一步热解策略实现成分与结构精准调控，协同提升吸波性能。
3. 潜在意义：为轻质宽频吸波材料制备提供新路径，适用于电子设备抗干扰领域。

MOF-Derived Porous Co/C Nanocomposites with Excellent Electromagnetic Wave Absorption Properties
文章作者：Yinyun Lu, Yiting Wang, Hongli Li, Yuan Lin, Zhiyuan Jiang, Zhaoxiong Xie, Qin Kuang*, Lansun Zheng
DOI：10.1021/acsami.5b03177
文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.5b03177

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