论文总字数：19665字

摘 要

金属有机骨架（MOFs）作为近年来兴起的新材料，具有多孔结构，可用于吸波材料的制备。磁性金属Co颗粒和钴氧化物具有较高的饱和磁化强度、磁损耗和较大的各向异性场，使其具有较强的微波吸收性能。本文通过乙酸钴的分解研究了纳米针状Co（OH）₂与Co基MOF（ZIF-67）复合。通过加热Co（OH）₂ @ ZIF-67前驱体获得CoO / Co / C组合物，这种MOF衍生的合成方法非常容易。产物具有多孔结构，有利于电磁波的吸收。另外，通过实验发现，产物的吸波性能受温度影响较大，本文研究了在不同温度煅烧下产物的吸波性能。实验表明当温度在550℃时，样品表现出最好的微波吸收能力。在11.44GHz，厚度为2mm时，获得-33.92dB的反射损耗（RLmax），并且有效吸收带宽（RL≤-10dB）可以达到4.8GHz（9.68-14.48）。

关键词：微波吸收 金属有机骨架 多孔碳 磁性金属

Preparation of CoO/Co/porous Carbon Materials and Their Microwave Absorption Properties

Abstract

Metal organic frameworks (MOFs), as a new material emerging in recent years, have a porous structure and can be used for the preparation of wave absorbing materials. The magnetic metal Co particles and cobalt oxide have higher saturation magnetization, magnetic loss and larger anisotropy field, which makes them have stronger microwave absorption performance. In this paper, the nano-acicular Co(OH)₂ and Co-based MOF(ZIF-67) composites were studied by decomposition of cobalt acetate. A CoO/Co/C composition is obtained by heating a Co(OH)₂@ZIF-67 precursor, and this MOF-derived synthesis method is very easy. The product has a porous structure that facilitates the absorption of electromagnetic waves. In addition, it has been found through experiments that the microwave absorbing properties of the product are greatly influenced by temperature. In this paper, the microwave absorption properties of the product at different temperatures are studied. Experiments show that when the temperature is 550 °C, the sample shows the best microwave absorption capacity. At 11.44 GHz, with a thickness of 2 mm, a -33.92 dB return loss (RLmax) is obtained, and the effective absorption bandwidth (RL ≤ -10 dB) can reach 4.8 GHz (9.68-14.48).

Key Words: Microwave absorption; Metal organic framework; Porous carbon; Magnetic metal

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1课题背景 1

1.2吸波原理 1

1.3发展现状 2

1.3.1铁氧体吸波材料 2

1.3.2 纳米吸波材料 2

1.4选题原因 3

1.5 MOFs简介 4

第二章 实验 7

2.1原位合成法制备氧化钴/多孔碳吸附剂 7

2.2前体和准备样品的表征 7

第三章 数据分析和讨论 9

3.1晶体结构的描述 9

3.2形貌分析 10

3.3比表面积分析 11

3.4 吸波性能分析 13

第四章 结论 17

参考文献 18

致 谢 21

第一章 绪论

1.1课题背景

随着科学技术的不断发展，电磁波在人们生活中起着越来越重要的作用，与此同时，电磁干扰（EMI）也成了一个严重的问题，这不仅会中断电子设备，还会危害人类健康^[1]。我们通常使用电磁波吸收材料来解决电磁干扰问题。理想的电磁波吸收材料应该满足“薄、轻、宽、强”四个特点，即材料体积薄、质量轻、吸波频带宽、吸波能力强。

微波吸收材料（MAMs）已被证明在解决对人体健康和电子设备有害的电磁干扰方面发挥重要作用.1 MAMs具有高效吸收，低密度，薄厚度，良好的热性能 和化学稳定性，确保在恶劣环境下有效吸收^[2-3]。铁氧体，磁性金属，碳和导电聚合物等各种材料可用作MAM。 然而，这些MAMs的单一组分具有吸收带窄，反射衰减弱，涂层厚，密度高等缺点，阻碍了它们的实际应用。

1.2吸波原理

图1-1展示了一般吸波材料的工作原理。电磁辐射（电磁波）入射到吸波材料的表面上时，会出现两种情况：一部分电磁波被吸波材料表面反射回去；剩余部分的电磁波进入材料内部，并且在内部的传播过程中出现衰减。电磁波衰减一般分为两种：（1）电磁能转变成热能损耗。（2）电磁波因干涉而衰减，两种都是通过传导电流损耗、磁损耗和介电损耗等机制造成的。经过上面的作用后还会存在着未被损耗的小部分电磁波，它们会在材料内部发生反射并衰减掉一部分，剩下的穿过材料回到自由空间。

图1-1吸波材料工作原理示意图

基于这样的工作机理，我们不难得出结论：吸波材料想要高效吸收，以下两方面必不可少：（1）满足材料的阻抗匹配，具体来说，就是入射的电磁波接触到吸波材料表面时，要尽量不反射而最大程度进入材料内部。（2）满足材料的衰减匹配，也就是说已经进入吸波材料内部的电磁波要尽可能多地被衰减掉。

1.3发展现状

目前使用较多的吸波材料可大致分为传统型和新型两种。按照微波损耗机理，对传统吸波材料进行分类：电阻型吸波材料、电介质型吸波材料和磁介质型吸波材料。 

新型吸波材料包括：铁氧体吸波材料、纳米材料、多晶铁纤维、手性材料、导电高聚物吸波材料、等离子体吸波材料和可见光、红外及雷达兼容吸波材料等^[4]。

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