專利名稱：一種四角狀氧化鋅/鎳鐵氧體材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種四角狀氧化鋅/鎳鐵氧體材料及其制備方法，特別是涉及一種在 四角狀氧化鋅晶須表面化學鍍鍍覆鎳鐵氧體制備四角狀氧化鋅晶須/鎳鐵氧體材料的方法。
背景技術：
四角氧化鋅晶須(T-ZnOw)是目前發(fā)現(xiàn)的具有規(guī)整三維四針狀結構的輕質(zhì)晶須。 由于其四角狀結構的特殊性并具有強度高、模量高、耐高溫、耐磨、減震、降噪、吸收紫外線 等功能，已被廣泛應用于化工、輕工、電子等領域。另外，四角狀的特殊結構和多種功能的 組合，賦予了該材料微波吸收性能。劉建華等(劉建華，孫杰，李松梅，陳冬梅.四腳狀氧化 鋅晶須的微波電磁性能.復合材料學報，2003，20 (6) 121-124)對T-ZnOw與石蠟的混合物 進行了微波電磁性能的研究，發(fā)現(xiàn)T-ZnOw為介電損耗型材料，具有一定的微波吸收性能。 周祚萬等(周祚萬，彭衛(wèi)明，鄧海.氧化鋅晶須及其復合材料的應用[J].化工新型材料， 1999，26 (11) 13-15)對 T-ZnOw 研究發(fā)現(xiàn)，在 5_18GHz 波段內(nèi)，其吸波量為 5-16. 68dB。鐵氧體是目前應用最為廣泛的磁損耗型微波吸收材料。作為一種各向異性軟磁材 料，NiFe2O4是一種非常重要的鐵氧體，由于Ni2+占據(jù)了八面體位置，而Fe3+占據(jù)了四面體 位置，二者非平行旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生較強的反向磁力距，使NiFe2O4具有較高的飽和磁化強度和矯頑 力，同時由于其具有優(yōu)良的磁、電磁性能和化學穩(wěn)定性，尤其是NiFe2O4的居里點溫度達到 了 590°C，遠高于一般鐵氧體材料，使其在微波高功率隔離器、高頻記錄材料、微波器件和電 磁隱身等領域上得到廣泛應用。鐵氧體化學鍍是一種區(qū)別于傳統(tǒng)化學鍍的工藝，它是一種能在低溫(小于100°C ) 條件下，從溶液中直接將鐵氧體鍍覆在基體上的化學鍍方法。這使得在耐熱性能差的顆粒 或粉末狀基體上鍍覆鐵氧體薄膜進而制備高性能吸波材料變?yōu)榭赡?。在四角狀氧化鋅晶須的表面進行化學鍍鍍覆鎳鐵氧體，在低溫下制備四角狀氧化 鋅晶須/鎳鐵氧體材料，是制備高性能吸波材料的有效方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明成功制備得到了一種性能良好的吸波材料，具體發(fā)明內(nèi)容如下四角狀氧化鋅晶須可以采用氧化法制得?；竟に嚍閷⑻沾邵釄宸湃腭R弗爐，加 熱至1000°C。將鋅粉與鐵粉按一定比例放入坩堝中，保溫5min后，關閉馬弗爐，取出坩堝空 冷至室溫，即能得到產(chǎn)物。四角狀氧化鋅晶須也可以通過商家購買獲得。上述表面覆有一層鎳鐵氧體(NiFe2O4)的四角狀氧化鋅晶須的化學鍍方法為(1)取四角狀氧化鋅晶須0. 1-0. 4g，用水反復沖洗；(2)向帶有攪拌裝置的反應容器中加入SOmL水，并通入保護性氣體，加熱至80°C;(3)保溫并加入四角狀氧化鋅晶須，攪拌；(4)以1 2ml/min和4 5ml/min的添加速率分別滴加0. 2 0. 4mol/L的FeCl2 · 4H20、NiCl2 · 6H20的混合溶液45mL,以及90mL以1 2體積比混合的2 5mol/ L的CH3TOONH4溶液和l-3g/L的NaNO2溶液，并實時控制反應容器中反應液的pH在7-8之 間；(5)保溫反應IOmin以上，反應完后反復過濾沖洗獲得產(chǎn)品。其中步驟(2)中反應容器優(yōu)選為四口燒瓶，保護性氣體為氮氣或惰性氣體；步驟(3)中攪拌速度為200-500r/min，優(yōu)選用 300_400r/min ；步驟(4)中的FeCl2 · 4H20、NiCl2 · 6H20 的混合溶液是 FeCl2 · 4H20 和 NiCl2 · 6H20 摩爾比為2 1配制而成。步驟(4)控制pH時，使用pH計測量反饋鍍液pH值，滴加pH調(diào)整劑以保持整個化 學鍍過程中溶液PH在指定pH范圍內(nèi)，pH調(diào)整劑為NaOH溶液，氨水或其它不影響工藝進行 的堿性溶液；所有步驟中使用的水均為去離子水。將制備獲得的若干試樣進行XRD測試，有關于鐵氧體和氧化鋅的明顯特征峰，進 行EDS分析，有元素鎳、鐵、鋅，且鎳與鐵的原子數(shù)比約為1 2，表明該產(chǎn)品中含有鎳鐵氧體 和氧化鋅，其后進行SEM觀察，可以明顯觀測到晶須表面有鎳鐵氧體生成。本發(fā)明實現(xiàn)了在低溫下對四角狀氧化鋅晶須進行鐵氧體化學鍍，在四角狀氧化鋅 晶須表面制備鎳鐵氧體，制備的四角狀氧化鋅晶須/鎳鐵氧體材料具有吸波特性。該產(chǎn)品 可以作為吸波涂層的填料使用，具有廣闊的應用前景。


圖1是制備獲得的四角狀氧化鋅晶須/鎳鐵氧體材料的晶須材料的XRD圖；圖2是實施例1制備的四角狀氧化鋅晶須/鎳鐵氧體材料的晶須材料的SEM照 片；圖3是實施例1制備的四角狀氧化鋅晶須/鎳鐵氧體材料與石蠟質(zhì)量比為2 1 混合，制成同軸試樣，測試其電磁參數(shù)并根據(jù)傳輸線理論計算得到的不同厚度下產(chǎn)品的反 射率曲線圖，頻率范圍為2 18GHz ；圖4是實施例2制備的四角狀氧化鋅晶須/鎳鐵氧體材料與石蠟質(zhì)量比為2 1 混合，制成同軸試樣，測試其電磁參數(shù)并根據(jù)傳輸線理論計算得到的不同厚度下產(chǎn)品的反 射率曲線圖，頻率范圍為2 18GHz ；圖5是實施例3制備的四角狀氧化鋅晶須/鎳鐵氧體材料與石蠟質(zhì)量比為2 1 混合，制成同軸試樣，測試其電磁參數(shù)并根據(jù)傳輸線理論計算得到的不同厚度下產(chǎn)品的反 射率曲線圖，頻率范圍為2 18GHz。
具體實施例方式下面將結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明。實施例1(1)取四角狀氧化鋅晶須0. lg，用去離子水反復沖洗后備用；(2)向四口燒瓶中加入80ml去離子水，磁力攪拌并通入保護性氣體氮氣，加熱至 80 0C ；
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(3)保溫并加入四角狀氧化鋅晶須，攪拌(300r/min)；(4)以 lmL/min 和 4mL/min 的速率分別滴加 0. 2mol/L 的 FeCl2 · 4H20 溶液 45mL, 以及90mL以1 2體積比混合的2mol/L的CH3COONH4溶液和1. 5g/L的NaNO2溶液，同時 使用PH計測量反饋鍍液pH值，同時滴加NaOH溶液以保持整個化學鍍過程中四口燒瓶中反 應液液的PH在7. 5 ；(5)反應45分鐘后，反復用去離子水過濾沖洗獲得產(chǎn)品。實施例2(1)取四角狀氧化鋅晶須0. 2g，用去離子水反復沖洗后備用；(2)向四口燒瓶中加入80ml去離子水，磁力攪拌并通入保護性氣體氮氣，加熱至 80 0C ；(3)溫度恒定后，加入四角狀氧化鋅晶須，攪拌(400r/min)；(4)以 2mL/min 和 5mL/min 的速度分別滴加 0. 4mol/L 的 FeCl2 · 4H20 溶液 45mL, 以及90mL以1 2體積比混合的2mol/L的CH3COONH4溶液和3g/L的NaNO2溶液，使用pH 計測量反饋鍍液PH值，滴加NaOH溶液以保持整個化學鍍過程中四口燒瓶中反應液的pH在 7 ；(5)反應30分鐘，反復用去離子水過濾沖洗獲得產(chǎn)品。實施例3(1)取四角狀氧化鋅晶須0. 4g，用去離子水反復沖洗后備用；(2)向反應容器中加入80ml去離子水，磁力攪拌并通入保護性氣體氮氣，加熱至 80 0C ；(3)溫度恒定后，加入四角狀氧化鋅晶須，攪拌(300r/min)；(4)以 2mL/min 和 5mL/min 的速度分別滴加 0. 4mol/L 的 FeCl2 · 4H20 溶液 45mL, 以及90mL以1 2體積比混合的2mol/L的CH3COONH4溶液和4g/L的NaNO2溶液，使用pH 計測量反饋鍍液PH值，滴加氨水溶液以保持整個化學鍍過程中反應容器中反應液的pH在 8之間；(5)反應60分鐘后，用去離子水過濾沖洗獲得產(chǎn)品。
權利要求
一種四角狀氧化鋅晶須，其特征在于在四角狀氧化鋅晶須的表面鍍覆有一層鎳鐵氧體。
2.一種如權利要求1所述的四角狀氧化鋅晶須，其特征在于四角狀氧化鋅晶須的尺寸 在0. 5-10微米，優(yōu)選為2-4微米。
3.一種制備如權利要求1-2所述的四角狀氧化鋅晶須的制備方法，其特征在于，具體 制備方法步驟為(1)取四角狀氧化鋅晶須0.1-0. 4g，用水反復沖洗；(2)向帶有攪拌裝置的反應容器中加入SOmL水，并通入保護性氣體，加熱至80°C；(3)保溫并加入四角狀氧化鋅晶須，攪拌；(4)以1 2ml/min和4 5ml/min的添加速率分別滴加0.2 0. 4mol/L的 FeCl2 · 4H20、NiCl2 · 6H20的混合溶液45mL,以及90mL以1 2體積比混合的2 5mol/ L的CH3TOONH4溶液和l-3g/L的NaNO2溶液，并實時控制反應容器中反應液的pH在7-8之 間；(5)保溫反應IOmin以上，反應完后反復過濾沖洗獲得產(chǎn)品。
4.根據(jù)權利要求3所述的制備方法，其中步驟(4)實時控制pH時，使用pH計測量反 饋鍍液PH值，同時滴加pH調(diào)整劑以保持整個化學鍍過程中反應容器中反應液的pH在指定 PH范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權利要求4所述的制備方法，pH調(diào)整劑為NaOH溶液、氨水或其它不影響工藝進 行的堿性溶液。
6.根據(jù)權利要求3所述的制備方法，步驟(4)中的FeCl2· 4H20、NiCl2 ·6Η20的混合溶 液是FeCl2 · 4Η20和NiCl2 · 6Η20摩爾比為2 1配制而成。
7.根據(jù)權利要求3所述的制備方法，保護性氣體為氮氣或惰性氣體。
8.根據(jù)權利要求3所述的制備方法，所有步驟使用的水為去離子水。
9.根據(jù)權利要求1-2所述的四角狀氧化鋅晶須用于吸波涂料填料的用途。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種四角狀氧化鋅晶須/鎳鐵氧體材料及其制備方法，該四角狀氧化鋅晶須/鎳鐵氧體材料具有良好的吸波性能，其制備方法實現(xiàn)了在低溫(80℃)條件下對四角狀氧化鋅晶須的表面鎳鐵氧體化學鍍，成功地在四角狀氧化鋅晶須表面制備獲得了一層鎳鐵氧體。
文檔編號C23C18/50GK101928985SQ20101023497
公開日2010年12月29日 申請日期2010年7月23日 優(yōu)先權日2010年7月23日
發(fā)明者于美, 劉建華, 劉鵬瑞, 李松梅, 王承, 胡建平 申請人:北京航空航天大學