載銅竹炭的制備及電磁屏蔽效能研究.pdf

1、本文以竹炭為載體，利用竹炭的吸附特性從溶液中吸附Cu(NO3)2，再利用Cu(NO3)2在170℃條件下不穩(wěn)定的特點(diǎn)分解為CuO，在高溫條件下C與CuO發(fā)生置換反應(yīng)的特點(diǎn)將Cu2+還原單質(zhì)Cu，單質(zhì)Cu以竹炭孔隙為模板與竹炭形成三維碳金網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮竹炭和單質(zhì)Cu電磁屏蔽的協(xié)同作用，進(jìn)而提升竹炭的電磁屏蔽功效。主要研究內(nèi)容包括：
　　 ⑴采用單因素實(shí)驗(yàn)探究了竹材炭化溫度和炭化時(shí)間對(duì)竹炭孔隙結(jié)構(gòu)的影響，采用單因素和正交組合實(shí)驗(yàn)

2、探究了竹材炭化溫度、溶液pH、吸附時(shí)間、竹炭添加量、吸附溫度以及Cu(NO3)2溶液初始濃度對(duì)Cu(NO3)2在竹炭上吸附行為的影響，并用原子吸收分光光度計(jì)和全自動(dòng)比表面積及空隙度分析儀(ASAP2020)進(jìn)行了表征。結(jié)果表明:竹炭對(duì)Cu(NO3)2吸附的較佳工藝為炭化溫度為700℃，溶液pH為6.0，吸附時(shí)間為80min，竹炭添加量為0.05g/mL，吸附溫度為20℃，Cu(NO3)2溶液初始濃度為5mol/L時(shí)，竹炭對(duì)Cu(NO3)

3、2吸附量最大，竹炭中Cu元素含量的最大值可達(dá)152mg/g。從R值可知，炭化溫度和吸附溫度對(duì)竹炭吸附Cu(NO3)2影響程度最大。
　　 ⑵采用X射線粉末衍射儀(XRD)動(dòng)態(tài)研究了C-Cu(NO3)2向C-Cu的轉(zhuǎn)變過程，表明竹炭為高純無定型碳，在170℃條件下保溫10min時(shí)開始Cu(NO3)2開始發(fā)生分解反應(yīng)，生成了CuO;當(dāng)保溫時(shí)間延長到30min時(shí)開始Cu(NO3)2分解完全，樣品中的物質(zhì)為竹炭和CuO。在450℃條件下

4、15min時(shí)C與CuO發(fā)生了置換反應(yīng)，竹炭中開始有Cu出現(xiàn);當(dāng)保溫時(shí)間延長至50min時(shí)，C與CuO的置換反應(yīng)仍然沒有反應(yīng)完全，這可能與竹炭的比表面積、孔徑分布等因素有關(guān)。
　　 ⑶采用全自動(dòng)比表面積及空隙度分析儀(ASAP2020)、掃描電子顯微鏡(SEM)、惠斯登電橋法和頻譜儀(E4402B)對(duì)竹炭吸附及置換前后的孔隙結(jié)構(gòu)、微觀結(jié)構(gòu)、電阻率及電磁屏蔽效能進(jìn)行了表征。結(jié)果表明:隨炭化溫度的上升，竹炭的體積電阻率急劇下降，當(dāng)炭化

5、溫度達(dá)到700℃時(shí)體積電阻率為27.49Ω·cm;竹炭吸附Cu(NO3)2后，Cu(NO3)2將竹炭的孔隙完全或部分堵塞，竹炭的比表面積和比孔容會(huì)減小;竹炭經(jīng)高溫處理后，Cu(NO3)2發(fā)生分解反應(yīng)，C與CuO發(fā)生了置換反應(yīng)，竹炭的比表面積變大，同時(shí)Cu以竹炭為模板形成微米級(jí)的連續(xù)或不連續(xù)的金屬線，與竹炭形成碳金三維結(jié)構(gòu)，使得竹炭的電阻率出現(xiàn)了數(shù)量級(jí)的降低;在頻率為0～3GHz的范圍內(nèi)，炭化溫度為700℃的竹炭的電磁屏蔽效能在3～6db