一种由沸石咪唑酯骨架衍生的射频介电近零纳米材料及制备方法

本发明涉及介电近零材料，具体领域为一种由沸石咪唑酯骨架衍生的射频介电近零纳米材料及制备方法。

背景技术：

1、介电近零（enz）材料由于具有近零相变和折射率、完美吸收等独特性质而引起了广泛关注。enz材料可以在红外和光学波段轻松实现，因为本征等离子体频率位于这些波段内或附近（一些半导体位于红外波段，而金、银、铜接近光学波段）。因此，enz材料在红外和光学波段得到了广泛的应用，促进了一些新器件的发展，如纳米光路、超级透镜和光催化剂。

2、 然而，随着向更低频率的发展，尚未发现单相材料在射频频段具有本征等离子体频率，即单相材料无法实现射频enz，这是材料的问题。迄今为止，射频enz特性主要是通过包含人工阵列的超材料来实现，其特性与几何因素密切相关，包括单元的形状、大小和排列。发明人所在课题组提出了利用复合技术解构和重构超材料的学术思想。也就是说，人工阵列中的等离子体材料被解构为复合材料中的功能填料，而绝缘基板则充当复合材料中的基体。重构是指微纳填料组装成特定取向或无取向，发生渗流效应，称为渗流超复合材料。该想法已被用来实现射频 enz 特性。例如，在聚烯烃弹性体@石墨烯/碳纳米管（pgc）材料中获得射频enz，通过成分含量、乐高积木式层压和光热策略来调节enz性能。仅当ni@cnts填料的含量高于渗透阈值时，射频enz才能在聚乙烯醇/ni@cnts薄膜中获得，且以渗透行为为主。从根本上讲，这些渗流复合材料中获得的enz具有相同的性能，与微观结构和材料尺寸密切相关。但不幸的是，渗流复合材料的随机微观结构可能导致 enz 性能不稳定。具体而言，复合材料的宏观尺寸可能在材料加工过程中发生波动，从而导致等效性能失效。

3、因此，如何设计一种纳米结构来实现射频波段的enz性能成为了本领域的重要研究方向之一。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种由沸石咪唑酯骨架衍生的射频介电近零纳米材料及制备方法。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种由沸石咪唑酯骨架衍生的射频介电近零纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

4、（1）将2-甲基咪唑和聚乙烯吡咯烷酮溶解在去离子水中，记为溶液a；

5、（2）将醋酸锌和六水氯化钴溶解于去离子水中，记为溶液b；所述醋酸锌和六水氯化钴的摩尔比为1：1或1：2；

6、（3）将溶液a和溶液b混合并在80℃下搅拌，然后将混合物在室温下搅拌；将混合物离心，并通过冷冻干燥，得到zif@znco；

7、（4）将zif@znco在氩气中以1000℃下加热，得到由沸石咪唑酯骨架衍生的射频介电近零纳米材料。

8、其中，所述步骤（1）具体为，将80mmol 2-甲基咪唑和2.5g聚乙烯吡咯烷酮溶解在200ml去离子水中，记为溶液a。

9、其中，所述步骤（2）具体为，将7.5 mmol醋酸锌和7.5 mmol六水氯化钴溶解于200ml去离子水中，或者将5 mmol醋酸锌和10 mmol六水氯化钴溶解于200 ml去离子水中，记为溶液b。

10、其中，所述步骤（3）具体为，将溶液a、溶液b混合并在80℃下搅拌3小时。然后将混合物在室温下搅拌12小时，将混合物以10000 转/分钟的转速离心5分钟冲洗数次，并通过冷冻干燥24小时，得到zif@znco。

11、其中，所述步骤（4）具体为，将zif@znco在氩气中以5℃•min-1的加热速率在1000℃下加热3小时，得到由沸石咪唑酯骨架衍生的射频介电近零纳米材料。

12、其中，所述由沸石咪唑酯骨架衍生的射频介电近零纳米材料为十面体纳米结构或者六边形纳米结构。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

14、与光学和红外波段不同，射频 enz 材料面临着持续的挑战，因为单相材料不可用或渗流超复合材料中的等效性能可能失效。本发明首次使用源自沸石咪唑酯框架（zif）的方法成功证明了纳米结构中的射频enz特性。通过碳化掺杂的 zif，分别设计了十面体形状和六边形形状的纳米结构，其中钴（co）纳米颗粒被封装在碳片和片表面形成的碳纳米管（cnt）内。射频enz特性在0.945 mhz的十面体纳米结构中成功实现，具有高可调性；另外，六边形形状的纳米结构在10k-1mhz的频率内实现了负的介电常数。

技术特征：

1.一种由沸石咪唑酯骨架衍生的射频介电近零纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的由沸石咪唑酯骨架衍生的射频介电近零纳米材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）具体为，将80mmol 2-甲基咪唑和2.5g聚乙烯吡咯烷酮溶解在200ml去离子水中，记为溶液a。

3.根据权利要求1所述的由沸石咪唑酯骨架衍生的射频介电近零纳米材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）具体为，将7.5 mmol醋酸锌和7.5 mmol六水氯化钴溶解于200ml去离子水中，或者将5 mmol醋酸锌和10 mmol六水氯化钴溶解于200 ml去离子水中，记为溶液b。

4.根据权利要求1所述的由沸石咪唑酯骨架衍生的射频介电近零纳米材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）具体为，将溶液a、溶液b混合并在80℃下搅拌3小时。然后将混合物在室温下搅拌12小时，将混合物以10000 转/分钟的转速离心5分钟冲洗数次，并通过冷冻干燥24小时，得到zif@znco。

5.根据权利要求1所述的由沸石咪唑酯骨架衍生的射频介电近零纳米材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）具体为，将zif@znco在氩气中以5℃•min-1的加热速率在1000℃下加热3小时，得到由沸石咪唑酯骨架衍生的射频介电近零纳米材料。

6.根据权利要求1所述的由沸石咪唑酯骨架衍生的射频介电近零纳米材料的制备方法，其特征在于：所述由沸石咪唑酯骨架衍生的射频介电近零纳米材料为十面体纳米结构或者六边形纳米结构。

7.权利要求1-6任一所述制备方法制得的射频介电近零纳米材料。

技术总结本发明涉及介电近零材料技术领域，尤其是一种由沸石咪唑酯骨架衍生的射频介电近零纳米材料及制备方法，包括以下步骤：1）将2‑甲基咪唑和聚乙烯吡咯烷酮溶解在去离子水中，记为溶液A；2）将醋酸锌和六水氯化钴溶解于去离子水中，记为溶液B；所述醋酸锌和六水氯化钴的摩尔比为1：1或1：2；3）将溶液A和溶液B混合并在80℃下搅拌，然后将混合物在室温下搅拌；将混合物离心，并通过冷冻干燥，得到ZIF@ZnCo；4）将ZIF@ZnCo在氩气中以1000℃下加热，得到由沸石咪唑酯骨架衍生的射频介电近零纳米材料。本发明首次使用源自沸石咪唑酯框架（ZIF）的方法成功证明了纳米结构中的射频ENZ特性。技术研发人员：吴海坤,刘峣,解培涛,刘明祥受保护的技术使用者：山东大学技术研发日：技术公布日：2024/8/20