石墨化与孔隙率对ZIF-8衍生N掺杂多孔碳微波吸收特性的增强机制调控研究

随着无线通信技术的普及，电磁污染等问题日益严重。因此，迫切需要开发高效的微波吸收剂来避免电磁污染。在众多微波吸收剂中，多孔碳基材料由于具有密度低、介电损耗高等优点得到了研究人员的青睐。然而，多孔碳基材料石墨化程度和多孔结构对介电常数的影响以及内在竞争机制目前尚不明确。本文旨在利用Zn的低沸点性质，在不同温度下对ZIF-8 (Zn)进行炭化，制备多孔N掺杂碳，并对其微波吸收性能进行研究。结果表明，多孔N掺杂碳继承了ZIF-8前驱体的高孔隙率。随着炭化温度的升高，Zn和N元素含量降低；石墨化程度提高；比表面积和孔隙率先增大后减小。当炭化温度为1000℃时，多孔N掺杂碳具有最优异的微波吸收性能。当厚度为1.29 mm时，最小反射损耗在16.95 GHz时达到了?50.57 dB，有效吸收带宽为4.17 GHz。微波吸收提高的机理是石墨化和孔隙率以及N掺杂剂的竞争，使其具有较高的介电损耗能力和良好的阻抗匹配。同时，多孔结构延长了微波与多孔碳的接触路径，提高了微波与多孔碳的接触面积，提高了界面极化和改善了材料的阻抗。此外，N掺杂能诱发电子极化和缺陷极化。这些结果为通过调节石墨化和孔隙率来制备轻量化碳基微波吸收剂提供了新的思路。