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本工作的主要内容包括: (1)以碳水化合物为碳源,ZnCl2为模板剂,制备了高比表面积、高介孔率的介孔碳; (2)以三聚氰胺、甲醛为原料,CaCl2为模板剂,制备了高介孔率、高含氮量的含氮介孔碳; (3)将纳米金属Fe在膨胀石墨(EG)表面分散,表征了复合材料的形貌及结构,得到了宽频范围内电磁屏蔽效能较好的Fe/EG复合材料。 主要结果如下: 1、以ZnCl2为催化剂及模板剂,使用碳水化合物(如果糖等)为碳源,通过水解、聚合、固化、碳化处理并洗涤除去模板剂后,得到了介孔碳(简称为CMC)。利用高效液相色谱(HPLC)、红外光谱扫描等方法研究了果糖作为碳源时,在酸催化下水解和聚合的反应机理,并通过量子化学计算进行了验证。制得的CMC具有典型的介孔结构,其中S型CMC的最可几孔径在3-7 nm之间,比表面积达到1600-2000 m2/g,中孔率达到100%;F型CMC的最可几孔径在3-15 nm之间,比表面积达到1200-1500 m2/g,中孔率达到90%以上。对于单宁酸这样的较大分子(分子量1700),活性碳几乎不能吸附,而在CMC上的吸附量则很大。 2、以CaCl2为模板剂,三聚氰胺和甲醛为单体,合成了三聚氰胺—甲醛树脂前驱体,经过固化、碳化处理并洗涤除去模板剂后,得到了含氮介孔碳(NMC)。,考察各种制备条件对材料性质的影响,得到了较好的制备条件: (1)甲醛与三聚氰胺的摩尔比为7∶1; (2)三聚氰胺用量为3.75 g时,CaCl2的用量为20 g; (3)碳化温度为800℃。这时,合成的NMC的比表面积可达1100 m2/g以上,孔容可达2.8 ml/g以上,含氮量可达20%(质量比)以上,其中氮物种主要以吡啶、吡咯和吡啶酮等形式存在。 3、以硝酸铁为前驱体,乙醇为溶剂,通过浸渍、干燥及H2还原,制备了磁性纳米金属Fe均匀分散在膨胀石墨纳米层面的复合材料。在复合材料中,金属含量可达80%(质量比),纳米粒子粒径约为200-1000 nm,主要为金属相,含极少量碳化物和氧化物。膨胀石墨由于其优异的导电性,因而在高频电磁波段(1.5GHz)有良好的屏蔽效能,但是低频(300 kHz)电磁屏蔽效能较差。在膨胀石墨层状结构中铺展的纳米金属Fe颗粒具有较高的磁导率,因而能够有效的改善低频段的电磁屏蔽效能,使得复合材料在较宽的频段内具有良好的电磁屏蔽效能。其低频电磁屏蔽效能与样品的磁滞损耗有关,当金属含量达到30%时,此时样品的磁滞损耗最大,低频电磁屏蔽效能达到65 dB。