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活性炭載二硫化鉬復(fù)合材料吸收微波
在尋找新型高性能微波吸收劑的過程中,二硫化鉬已顯示出作為微波吸收材料的前景,但其阻抗匹配差限制了其應(yīng)用;钚蕴看嬖诘呢S富孔隙促進了入射微波的多次反射和散射,在本文中,我們合成了活性炭載二硫化鉬復(fù)合材料,并測試了其微波吸收性能。
活性炭載鉬材料的合成
正如我們小組先前報道的那樣,基于農(nóng)業(yè)廢物的活性炭通過簡便的碳化方法合成,然后使用KOH進行活化;钚蕴枯d二硫化鉬復(fù)合材料是通過水熱法制備的。鉬酸鈉和l-半胱氨酸溶解在30ml的去離子水中。在去離子水中的活性炭超聲處理1小時后,將兩種溶液混合,然后攪拌2小時以形成均勻的溶液。二氧化鉬與活性炭的比率保持在1:0.5。通過向溶液中加入HCl將pH值降低到大約2。80毫升鉬酸鈉溶液,l-半胱氨酸,然后將活性炭轉(zhuǎn)移到特氟龍襯里的不銹鋼高壓釜(100毫升)中,并在180℃下加熱24小時。然后使用離心機用去離子水和乙醇洗滌制備的沉淀物直至達(dá)到中性pH。然后將洗滌過的樣品在烘箱中在100℃下干燥過夜。將所得的復(fù)合物被命名為載鉬活性炭,制備的說明在圖1顯示。
圖1:活性炭載二硫化鉬復(fù)合材料的制備示意圖。
微波吸收測量
為了研究微波吸收特性,將載鉬活性炭粉末和石蠟混合并在100℃下加熱。然后使用模具將混合物壓成環(huán)形。蠟中載鉬活性炭的重量百分比是變化的,并測試了10%、20%、30%、40%和50%。因此,樣品被命名為炭10、炭20、炭30、炭40和炭50,其中數(shù)字代表石蠟中載鉬活性炭的負(fù)載重量百分比。
形態(tài)和結(jié)構(gòu)分析
圖2(a-d)中顯示的FESEM圖像描繪了二硫化鉬顆粒在活性炭上的分布。由于活化過程在活性炭結(jié)構(gòu)中形成的空隙和孔作為二硫化鉬納米顆粒的成核位點,因此納米顆粒在孔內(nèi)也是可見的圖2(c、d)。大多數(shù)納米粒子在60到80nm的范圍內(nèi)。TEM圖像清楚地描繪了活性炭(圖2e)以及納米尺寸的二硫化鉬顆粒的形成(圖2f)。
圖2:(a-d)FESEM圖像,(e,f)TEM圖像,(g)HRTEM圖像和(h)載鉬活性炭的SAED圖案。
微波吸收特性
為了研究的吸收的微波吸收特性,這兩個重要參數(shù),即εr和μr從矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀獲得。由于二硫化鉬和活性炭都是非磁性材料,因此μr的值取為1。εr由兩部分組成:介電常數(shù)的實部代表能量的儲存,而虛部的介電常數(shù)介電常數(shù)表示能量耗散。所有樣品的ε值隨著頻率的增加呈下降趨勢,波動較小,如圖3a所示。炭10、炭20、炭30、炭40和炭50的ε值分別在2.69-2.57、3.95-3.49、5.19-4.54、7.58-6.33和11.68-9.08的范圍內(nèi)。ε的值隨著石蠟中載鉬活性炭濃度的增加而增加,根據(jù)有效介質(zhì)理論,并且石蠟中載鉬活性炭的增加導(dǎo)致界面極化的增加。石蠟基質(zhì)內(nèi)的多個界面由活性炭的多孔結(jié)構(gòu)和二硫化鉬產(chǎn)生納米粒子,放大界面極化。因此,隨著填料二硫化鉬負(fù)載的增加,ε的值將明顯增加。
圖3:(a)載鉬活性炭-石蠟復(fù)合材料的相對復(fù)介電常數(shù)的實部和虛部,填充量從10%到50%不等。
與ε類似,圖3b中描繪的ε值也顯示出隨著填料(載鉬活性炭)負(fù)載增加而增加的趨勢。這可以歸因于活性炭含量的增加,這增加了樣品的電導(dǎo)率。增加碳含量會降低吸收劑的電阻率,從而增加ε值。當(dāng)載鉬活性炭負(fù)載增加到10wt%以上時,在復(fù)介電常數(shù)中獲得了幾個弛豫峰。由于活性炭的加入導(dǎo)致電導(dǎo)率的增加導(dǎo)致額外電子的遷移,然后這些電子通過與晶格碰撞來轉(zhuǎn)換電磁能量,導(dǎo)致高傳導(dǎo)損耗。它還改進了阻抗匹配并減少了微波的表面反射,從而允許更多的微波進入吸收器。其次,石蠟中活性炭和二硫化鉬的結(jié)合導(dǎo)致了多個界面,從而增加了界面極化。第三,由于活性炭中存在的孔和缺陷導(dǎo)致的不對稱電荷分布導(dǎo)致偶極子的形成。在交變電磁場下,這些偶極子旋轉(zhuǎn)以與電磁場對齊,從而將電磁能轉(zhuǎn)化為熱量。因此,可以得出結(jié)論,活性炭載二硫化鉬具有用于微波吸收應(yīng)用的潛力。
活性炭的加入在提高鉬復(fù)合材料的微波吸收性能,并且發(fā)揮了關(guān)鍵作用。二硫化鉬之間的協(xié)同作用是納米顆粒和活性炭導(dǎo)致高阻抗匹配、多次反射和改進的衰減常數(shù)值,這有助于增強載鉬活性炭的微波吸收特性。這些結(jié)果表明,載鉬活性炭是一種用于實際應(yīng)用的有前途的介電雙波段微波吸收劑。
文章標(biāo)簽:椰殼活性炭,果殼活性炭,煤質(zhì)活性炭,木質(zhì)活性炭,蜂窩活性炭,凈水活性炭.推薦資訊
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