一种磁性纳米金属氧化物/碳吸波材料的制备方法与流程

1.本发明涉及吸波材料技术领域，尤其是涉及一种磁性纳米金属氧化物/碳吸波材料的制备方法。


背景技术：

2.随着信息技术的迅速发展，繁多的电子设备给社会发展和人们生活带来了很大帮组，但电磁辐射对人的身体健康、环境破坏和生产生活等造成越来越多的伤害。微波吸收材料(mam)能吸收和衰减电磁波，降低电磁波危害或污染，已在电子设备可靠性、医疗保健和国防安全等领域发挥着越来越重要的作用，开发强吸收、高性能mam引起了科学工作者的极大兴趣。
3.磁性金属氧化物吸波材料储备丰富、价格低廉，高温稳定性好，具有高矫顽力和饱和磁化强度、明显的磁导率、在千兆赫兹频率范围内相容的介电损耗等特性，在航空航天、民用电子设备等方面被广泛应用。然而，磁性金属氧化物吸波材料密度较大，导电率差，高频磁导率下降快，存在严重的涡流效应，导致其吸波能力下降，限制其广泛应用。
4.针对磁性金属氧化物吸波材料密度大，介电特性差，存在严重涡流效应，本发明通过简单的共沉淀法构建稳定的磁性金属有机结构聚合物前躯体，煅烧后获得多孔的磁性纳米金属氧化物吸波材料，同时利用高分子聚合物高温碳化的特点，原位合成磁性纳米金属氧化物/碳吸波材料。利用碳结构的优越特性，提高纯磁性金属氧化物的介电性能，并降低涡流效应，从而提高磁性金属氧化物的吸波能力，促进其在工业生产上的应用。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种磁性纳米金属氧化物/碳吸波材料的制备方法，制备工艺不需要使用特殊的装置，用简单的共沉淀方法和热处理可获得结构稳定、比表面积大、电磁吸收能力强的磁性纳米金属氧化物/碳吸波材料，所需的能耗较低；本发明原位实现碳材料改性磁性金属氧化物吸波材料，不需要进一步优化处理，具备制备工艺简单和所需材料价格低廉，实验过程洁净环保等优点，易实现工业化生产，同时也将为规模化制备其它粉体材料提供一条有效的路径。
6.为实现上述目的，本发明提供了一种磁性纳米金属氧化物/碳吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
7.步骤一、将0.424-0.868g有机配体超声完全溶解在4-12ml的n,n-二甲基甲酰胺和甲醇的混合溶剂中，其中n,n-二甲基甲酰胺与甲醇的体积比为9:1-5:1；
8.步骤二、在搅拌情况下，将4-9ml浓度为1-3mol/l的碱性溶液加入步骤一获得的有机溶剂中，继续搅拌10-15min后获得碱性混合溶液；
9.步骤三、在步骤二获得的碱性混合溶液中加入0.36g-0.84g磁性金属盐，继续搅拌60-120min，然后在加入1-5ml浓度为0.1-0.3g/l高分子有机聚合物，继续搅拌30-60min，最后将获得的溶液静置10-24h，获得沉淀物溶液；
10.步骤四、将步骤三获得的沉淀物溶液过滤和洗涤，并将获得的沉淀放置在60-80℃烘箱中干燥10-20h，研磨后最终得到磁性金属前躯体粉末；
11.步骤五、将步骤四获得的磁性金属前躯体粉末置于通有保护气体的马弗炉中煅烧80-150min，煅烧温度为400-700℃，研磨后获得磁性纳米金属氧化物/碳吸波材料。
12.优选的，所述步骤一中的有机配体为对苯二甲酸、间苯三酸中的一种或多种。
13.优选的，所述步骤三中的磁性金属盐为氯化盐、乙酸盐、硫酸盐或硝酸盐中的一种或多种，所述磁性金属盐中的金属元素为为铁、钴、镍中的一种或多种。
14.优选的，所述步骤三中的高分子有机物为聚吡咯烷酮、聚苯胺和聚噻吩中的一种或多种。
15.优选的，所述步骤二中的碱性溶液为氨水、氢氧化钠或氢氧化钾中的一种或多种。
16.优选的，所述步骤五中的保护气体为高纯氮气或氩气中的一种或多种。
17.因此，本发明采用上述一种磁性纳米金属氧化物/碳吸波材料的制备方法，具有以下好处：制备工艺不需要使用特殊的装置，用简单的共沉淀方法和热处理可获得结构稳定、比表面积大、电磁吸收能力强的磁性纳米金属氧化物/碳吸波材料，所需的能耗较低；本发明原位实现碳材料改性磁性金属氧化物吸波材料，不需要进一步优化处理，具备制备工艺简单和所需材料价格低廉，实验过程洁净环保等优点，易实现工业化生产，同时也将为规模化制备其它粉体材料提供一条有效的路径。
18.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
19.图1是本发明一种磁性纳米金属氧化物/碳吸波材料的制备方法实施例一获得的纳米金属氧化物/碳吸波材料xrd图；
20.图2是本发明一种磁性纳米金属氧化物/碳吸波材料的制备方法实施例二获得的纳米金属氧化物/碳吸波材料的反射损耗；
21.图3是本发明一种磁性纳米金属氧化物/碳吸波材料的制备方法实施例三获得的纳米金属氧化物/碳吸波材料的电磁参数；
22.图4是本发明一种磁性纳米金属氧化物/碳吸波材料的制备方法实施例四获得的磁性纳米金属氧化物/碳吸波材料的sem图。
具体实施方式
23.以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
24.除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
25.实施例一
26.如图所示，本发明提供了一种磁性纳米金属氧化物/碳吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
27.步骤一、将0.424g对苯二甲酸有机配体超声完全溶解在4ml的n,n-二甲基甲酰胺(dmf)和甲醇的混合溶剂中，其中n,n-二甲基甲酰胺与甲醇的体积比为5:1。
28.步骤二、在搅拌情况下，将4.5ml浓度为1mol/l的氨水溶液加入步骤一获得的有机溶剂中，继续搅拌10min后获得碱性混合溶液。
29.步骤三、在步骤二获得的碱性混合溶液中加入0.36g氯化铁，继续搅拌60min，然后再加入0.1g的聚吡咯烷酮，继续搅拌30min，最后将获得的溶液静置10h，获得沉淀物溶液。
30.步骤四、将步骤三获得的沉淀物溶液过滤和洗涤，并将获得的沉淀放置在60℃烘箱中干燥10h，研磨后最终得到磁性金属前躯体粉末。
31.步骤五、将步骤四获得的磁性金属前躯体粉末置于通有保护气体的马弗炉中煅烧80min，煅烧温度为400℃，研磨后获得磁性纳米金属氧化物/碳吸波材料。
32.图1是实施例一获得的磁性纳米金属氧化物/碳吸波材料的xrd图，从图中可看到，获得的样品在2θ＝24.15
°
、33.16
°
、35.63
°
、40.87
°
、43.51
°
、49.47
°
、54.08
°
和57.46
°
处分别出现明显的衍射峰，这些衍射峰属于α-fe2o3晶体的(012)、(104)、(110)、(113)、(202)、(024)、(116)和(122)晶面衍射峰，这与pdf卡号79-1741相吻合。同时，在2θ＝26
°
左右出现一个弱的衍射峰，这是由碳(002)晶面所引起的衍射峰。这结果表明，实施例一获得的样品是磁性纳米氧化铁/碳吸波材料。
33.实施例二
34.如图所示，本发明提供了一种磁性纳米金属氧化物/碳吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
35.步骤一、将0.868g对苯二甲酸有机配体超声完全溶解在12ml的n,n-二甲基甲酰胺(dmf)和甲醇的混合溶剂中，其中n,n-二甲基甲酰胺与甲醇的体积比为9:1。
36.步骤二、在搅拌情况下，将9ml浓度为3mol/l的氢氧化钠溶液加入步骤一获得的有机溶剂中，继续搅拌15min后获得碱性混合溶液。
37.步骤三、在步骤二获得的碱性混合溶液中加入0.84g乙酸钴，继续搅拌120min，然后再加入0.3g的聚苯胺，继续搅拌6min，最后将获得的溶液静置24h，获得沉淀物溶液。
38.步骤四、将步骤三获得的沉淀物溶液过滤和洗涤，并将获得的沉淀放置在80℃烘箱中干燥20h，研磨后最终得到磁性金属前躯体粉末。
39.步骤五、将步骤四获得的磁性金属前躯体粉末置于通有保护气体的马弗炉中煅烧150min，煅烧温度为700℃，研磨后获得磁性纳米金属氧化物/碳吸波材料。
40.图2为实施例二获得的磁性纳米金属氧化物/碳吸波材料的反射损耗图。从图中可知到，在频率为11.68ghz下，实施例二获得的样品的最大的反射损耗为35.13db，eab达到1.2。这说明获得的样品具有很强的emw吸收能力。
41.实施例三
42.如图所示，本发明提供了一种磁性纳米金属氧化物/碳吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
43.步骤一、将0.636g间苯三酸有机配体超声完全溶解在8ml的n,n-二甲基甲酰胺
(dmf)和甲醇的混合溶剂中，其中n,n-二甲基甲酰胺与甲醇的体积比为7:1。
44.步骤二、在搅拌情况下，将7.5ml浓度为2mol/l的氢氧化钾溶液加入步骤一获得的有机溶剂中，继续搅拌13min后获得碱性混合溶液。
45.步骤三、在步骤二获得的碱性混合溶液中加入0.6g硫酸镍，继续搅拌90min，然后再加入0.2g的聚噻吩，继续搅拌45min，最后将获得的溶液静置17h，获得沉淀物溶液。
46.步骤四、将步骤三获得的沉淀物溶液过滤和洗涤，并将获得的沉淀放置在70℃烘箱中干燥15h，研磨后最终得到磁性金属前躯体粉末。
47.步骤五、将步骤四获得的磁性金属前躯体粉末置于通有保护气体的马弗炉中煅烧120min，煅烧温度为600℃，研磨后获得磁性纳米金属氧化物/碳吸波材料。
48.图3为实施例三获得的磁性纳米金属氧化物/碳吸波材料的电磁参数图。从图中可看到，在整个频率2-18ghz之间，本发明获得样品的介电实部(ε')大小保持在2.4-2.8之间，磁导率虚部(μ')基本处于1.0左右。然而，在空气中煅烧获得的样品(磁性纳米金属氧化物)介电实部(ε”)和磁导率虚部(μ”)保持很低值。这说明本发明获得的样品具有良好的的介电损耗和储存能力。
49.实施例四
50.如图所示，本发明提供了一种磁性纳米金属氧化物/碳吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
51.步骤一、将0.424g对苯二甲酸和0.212g间苯三酸有机配体超声完全溶解在12ml的n,n-二甲基甲酰胺(dmf)和甲醇的混合溶剂中，其中n,n-二甲基甲酰胺与甲醇的体积比为9:1。
52.步骤二、在搅拌情况下，将6ml浓度为3mol/l的氢氧化钠和2ml浓度为1mol/l的氢氧化钾溶液加入步骤一获得的有机溶剂中，继续搅拌15min后获得碱性混合溶液。
53.步骤三、在步骤二获得的碱性混合溶液中加入0.36g硝酸铁和0.12g硝酸钴，继续搅拌80min，然后再加入0.1g的聚吡咯烷酮和0.1g的聚噻吩，继续搅拌40min，最后将获得的溶液静置15h，获得沉淀物溶液。
54.步骤四、将步骤三获得的沉淀物溶液过滤和洗涤，并将获得的沉淀放置在60℃烘箱中干燥10h，研磨后最终得到磁性金属前躯体粉末。
55.步骤五、将步骤四获得的磁性金属前躯体粉末置于通有保护气体的马弗炉中煅烧100min，煅烧温度为500℃，研磨后获得磁性纳米金属氧化物/碳吸波材料。
56.图4为实施例四获得的磁性纳米金属氧化物/碳吸波材料的sem像。从图中可观察到，制备的样品拥有纳米棒形状的结构，而且纳米棒状结构是由细小的纳米颗粒组成，这说明本发明获得磁性纳米金属氧化物结构。
57.因此，本发明采用上述一种磁性纳米金属氧化物/碳吸波材料的制备方法，制备工艺不需要使用特殊的装置，用简单的共沉淀方法和热处理可获得结构稳定、比表面积大、电磁吸收能力强的磁性纳米金属氧化物/碳吸波材料，所需的能耗较低；本发明原位实现碳材料改性磁性金属氧化物吸波材料，不需要进一步优化处理，具备制备工艺简单和所需材料价格低廉，实验过程洁净环保等优点，易实现工业化生产，同时也将为规模化制备其它粉体材料提供一条有效的路径。
58.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，
尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种磁性纳米金属氧化物/碳吸波材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、将0.424-0.868g有机配体超声完全溶解在4-12ml的n,n-二甲基甲酰胺和甲醇的混合溶剂中，其中n,n-二甲基甲酰胺与甲醇的体积比为9:1-5:1；步骤二、在搅拌情况下，将4-9ml浓度为1-3mol/l的碱性溶液加入步骤一获得的有机溶剂中，继续搅拌10-15min后获得碱性混合溶液；步骤三、在步骤二获得的碱性混合溶液中加入0.36g-0.84g磁性金属盐，继续搅拌60-120min，然后在加入1-5ml浓度为0.1-0.3g/l高分子有机聚合物，继续搅拌30-60min，最后将获得的溶液静置10-24h，获得沉淀物溶液；步骤四、将步骤三获得的沉淀物溶液过滤和洗涤，并将获得的沉淀放置在60-80℃烘箱中干燥10-20h，研磨后最终得到磁性金属前躯体粉末；步骤五、将步骤四获得的磁性金属前躯体粉末置于通有保护气体的马弗炉中煅烧80-150min，煅烧温度为400-700℃，研磨后获得磁性纳米金属氧化物/碳吸波材料。2.根据权利要求1所述的一种磁性纳米金属氧化物/碳吸波材料的制备方法，其特征在于：所述步骤一中的有机配体为对苯二甲酸、间苯三酸中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的一种磁性纳米金属氧化物/碳吸波材料的制备方法，其特征在于：所述步骤三中的磁性金属盐为氯化盐、乙酸盐、硫酸盐或硝酸盐中的一种或多种，所述磁性金属盐中的金属元素为为铁、钴、镍中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的一种磁性纳米金属氧化物/碳吸波材料的制备方法，其特征在于：所述步骤三中的高分子有机物为聚吡咯烷酮、聚苯胺和聚噻吩中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的一种磁性纳米金属氧化物/碳吸波材料的制备方法，其特征在于：所述步骤二中的碱性溶液为氨水、氢氧化钠或氢氧化钾中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的一种磁性纳米金属氧化物/碳吸波材料的制备方法，其特征在于：所述步骤五中的保护气体为高纯氮气或氩气中的一种或多种。

技术总结
本发明公开了一种磁性纳米金属氧化物/碳吸波材料的制备方法，包括以下步骤：将有机配体超声完全溶解在N，N-二甲基甲酰胺和甲醇的混合溶剂中；将碱性溶液加入步骤一获得的有机溶剂中，获得碱性混合溶液；加入磁性金属盐，继续搅拌，然后加入高分子有机聚合物，继续搅拌，将获得的溶液静置，获得沉淀物溶液；将沉淀物溶液过滤和洗涤，并将沉淀放置在烘箱中干燥，研磨后得到磁性金属前躯体粉末；将磁性金属前躯体粉末置于通有保护气体的马弗炉中煅烧，研磨后获得磁性纳米金属氧化物/碳吸波材料。本发明采用上述的一种磁性纳米金属氧化物/碳吸波材料的制备方法，制备工艺简单，成本低，且易于大规模化生产，获得的材料可应用于电磁通讯等领域。等领域。等领域。


技术研发人员：丁学科 陈传盛 李子琦 胡莹
受保护的技术使用者：浙江波誓盾科技有限公司
技术研发日：2023.06.20
技术公布日：2023/9/13