一种基于钢渣催化制备三维碳纳米管吸波材料的方法

本发明属于微波吸收材料，特别涉及一种基于钢渣催化制备三维碳纳米管吸波材料的方法。

背景技术：

1、尽管电子通讯技术和设备飞迅猛发展，但电磁污染所带来的弊端也带来了很多的困扰，电磁污染不仅体现在对电子设备和通讯系统有较大的影响，更对人体的免疫系统、神经系统和心血管系统产生不可逆转的伤害，因此对待吸波材料的研究就势在必行。除了我们肉眼可看到的光以外，红外线、紫外线和x射线等也是电磁波。一般情况下，频率在300mhz至300ghz之间的电磁波具有工作频带宽和机动性好的优点，常被应用到无线通讯领域和雷达侦测领域，因而对这类电磁波的吸波材料研发也是目前的热点。碳基吸波材料具有良好的电学性能、力学性能、高比表面积等优势，在吸波领域受到广泛的研究。而碳纳米管(cnt)由于其独特的一维中空管状结构和优异的吸波性能，被认为是较为优秀的吸波材料。

2、cnt在制备过程中一般选择金属单质或化合物作为催化剂，但是金属单质受制于其产率和质量的影响，现如今往往选择一种或多种金属合金为催化剂。同样一般的化合物也会制约碳纳米管的生长，往往都是通过复杂改性的方式来进行催化制备碳纳米管。因此选择活性高、安全环保、低成本和操作方便的催化剂对是否能大批量生产高纯度cnt产生重要影响。钢渣是钢铁企业生产过程中所产生的废弃物，目前对钢渣的利用率不高，这既是对资源的一种浪费，也进一步加剧了环境的污染。而钢渣中含有大量的铁、铝金属氧化物，这与cvd方法中所需要的催化剂完美适配，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于钢渣催化制备三维碳纳米管吸波材料的方法，旨在解决现有制备碳纳米管吸波材料的方法成本较高，不易大批量生成高纯度碳纳米管的问题。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种基于钢渣催化制备三维碳纳米管吸波材料的方法，其中，包括步骤：

4、对转炉炼钢后所得到的钢渣进行球磨处理，得到钢渣催化剂；

5、将所述钢渣催化剂平铺分散在位于管式炉内的石英舟上，在升温阶段对管式炉内通入氮气保护气，到达目标温度后，打开酒精阀门，通过氮气将酒精带入恒温区，反应预定时间后关闭酒精阀门，直至管式炉温度降低到室温，所得到的黑色产物为三维碳纳米管吸波材料。

6、所述基于钢渣催化制备三维碳纳米管吸波材料的方法，其中，所述目标温度为800-900℃。

7、所述基于钢渣催化制备三维碳纳米管吸波材料的方法，其中，通过氮气将酒精带入恒温区的步骤中，氮气的流速为30-50ml/min。

8、所述基于钢渣催化制备三维碳纳米管吸波材料的方法，其中，对转炉炼钢后所得到的钢渣进行球磨处理的步骤中，球磨处理2-3h。

9、有益效果：本发明首次利用钢铁企业所产生的钢渣废弃物作为制备三维碳纳米管吸波材料的催化剂，并且通过控制反应温度和酒精流速可制得碳纳米管结构丰富的吸波材料，所述吸波材料最佳反射损耗(rlmin)在11.9ghz时为-35.2db，有效吸收带宽为4.2ghz，厚度为2.5mm。本发明提供的方法高效且价格低廉，适合大批量生产三维碳纳米管吸波材料。

技术特征：

1.一种基于钢渣催化制备三维碳纳米管吸波材料的方法，其特征在于，包括步骤：

2.根据权利要求1所述基于钢渣催化制备三维碳纳米管吸波材料的方法，其特征在于，所述目标温度为800-900℃。

3.根据权利要求1所述基于钢渣催化制备三维碳纳米管吸波材料的方法，其特征在于，通过氮气将酒精带入恒温区的步骤中，氮气的流速为30-50ml/min。

4.根据权利要求1所述基于钢渣催化制备三维碳纳米管吸波材料的方法，其特征在于，对转炉炼钢后所得到的钢渣进行球磨处理的步骤中，球磨处理2-3h。

技术总结
本发明涉及微波吸收材料技术领域，且公开了基于钢渣催化制备三维碳纳米管吸波材料的方法，其包括步骤：对转炉炼钢后所得到的钢渣进行球磨处理，得到钢渣催化剂；将所述钢渣催化剂平铺分散在位于管式炉内的石英舟上，在升温阶段对管式炉内通入氮气保护气，到达目标温度后，打开酒精阀门，通过氮气将酒精带入恒温区，反应预定时间后关闭酒精阀门，直至管式炉温度降低到室温，所得到的黑色产物为三维碳纳米管吸波材料。本发明首次利用钢铁企业所产生的钢渣废弃物作为制备三维碳纳米管吸波材料的催化剂，并且通过控制反应温度和酒精流速可制得碳纳米管结构丰富的吸波材料。本发明提供的方法高效且价格低廉，适合大批量生产三维碳纳米管吸波材料。

技术研发人员：夏敏,简贤,王军峰
受保护的技术使用者：电子科技大学长三角研究院（湖州）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15