專利名稱：納米Fe₃O₄-SrFe₁₂O₁₉復合吸波材料的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及吸波材料，特別是涉及一種在低頻段具有吸波性能的薄形復合吸波材料的制備方法。
背景技術：
近年來，隨著軍用雷達探測技術的飛速發(fā)展，以及手機、微波爐等民用電磁裝置的推廣使用，可用于武器裝備隱身設計和日常電磁輻射防護領域的吸波材料受到了越來越廣泛的重視和深入研究。我國對吸波材料的研究與西方先進國家相比，在某些研究方向已取得了一定的突破，如4 18GHz波段取得了很大的進展，有些吸波材料已進入應用階段，但在2 4GHz頻段所使用的薄型吸波材料尚待開發(fā)研究。鐵氧體材料是一種雙復介質，在電磁場作用下，鐵氧體材料具有磁損耗和介電損耗兩種功能，因而是一種優(yōu)良的吸波材料。但單一鐵氧體材料存在吸收頻帶窄、吸收強度低等缺點，使其無法滿足越來越高的應用要求。而納米復合材料可能是解決這一問題的理想 途徑，它為發(fā)展高性能新材料和提高現(xiàn)有材料的性能提供了一個新的途徑，成為新材料研究的一個重要方向。納米Fe3O4以其顯著的磁敏、氣敏特性和表面效應等，在高密度磁記錄材料、氣濕敏傳感器件、磁流體復合材料、吸波材料、催化劑等方面有著巨大的應用前景。關于Fe3O4-SrFe12O19復合材料的制備與性能，在國內外已有報道?！禙e304/鍶鐵氧體復合吸波材料的制備與性能》(聞方亮等，磁性材料及器件，2009，40(2): 25-29)公開了一種用Fe3O4與SrFe12O19復合得到的復合吸波材料，在2 18GHz范圍內，當Fe3O4含量為40%、樣品厚度保持在2. 4mm左右時，在14. 5GHz處最大損耗達到-23. 2dB, -5dB帶寬為7. 7GHz。該報道的Fe3O4/鍶鐵氧體復合吸波材料是采用物理共混法制備出的復合材料，其缺陷是1)制備過程中納米粒子易團聚，F(xiàn)e3O4與SrFe12O19在體系中難以分散均勻，復合物結構具有不確定性；2)在O 6GHz范圍內損耗較小(> _5db)，另外吸收頻帶也較窄。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種納米Fe3O4-SrFe12O19復合吸波材料的制備方法，以本發(fā)明制備方法制備的納米Fe3O4-SrFe12O19復合吸波材料可以提高在低頻段的吸收能力，拓寬吸收頻帶。本發(fā)明提供的納米Fe3O4-SrFe12O19復合吸波材料的制備方法包括以下步驟
1)將SrFe12O19完全分散在水中制成分散液；
2)將FeCl3· 6H20和FeCl2 · 4H20按照Fe3+與Fe2+的摩爾比為1:3 4的比例溶解在水中，制成水溶液；
3)按照Fe3O4與SrFe12O19的質量比為1:0.I O. 4的劑量關系，將需要量的分散液與水溶液混合均勻，得到混合液；
4)加熱混合液至30 40°C，調節(jié)混合液的pH值至11 12，繼續(xù)加熱至50°C，攪拌反應2 3h ;5)冷卻，將反應產物洗滌至中性，干燥后得到納米Fe3O4-SrFe12O19復合吸波材料。其中，可以采用下述至少一種方法，或同時采用兩種方法，將SrFe12O19完全分散在水中
a)在不高于50°C的溫度下攪拌10 50min;
b)在超聲儀中以100 120w的功率超聲處理O.5 lh。圖I為不同質量比的納米Fe3O4-SrFe12O19復合吸波材料的X射線衍射分析圖譜。從XRD圖的曲線a可以看出，其各衍射峰與Fe3O4 PDF標準卡片(PDF No. 19-0629)完全吻合，表明該物質為純的立方反尖晶石結構的Fe3O4 ;從曲線d可以看出，其各衍射峰與SrFe12O19PDF標準卡片(PDF No. 24-1207)完全吻合，表明所得產物為純的六角晶系磁鉛石結構的SrFe12O19 '當ni (Fe3O4) : m (SrFe12O19) = 1:0. I時得到曲線b,其各衍射峰與Fe3O4衍射 峰位置相同，但是衍射強度相對減弱 ’當ni (Fe3O4) : m (SrFe12O19) = 1:0. 3時得到曲線c,其各主要衍射峰與Fe3O4衍射峰位置相同，衍射強度進一步減弱，但也有SrFe12O19的衍射峰出現(xiàn)，只是衍射強度較弱，表明樣品結構中的磁鉛石相成分增加，尖晶石相成分減少。圖2為不同樣品的透射電鏡圖譜。從TEM圖的圖a可以看出，F(xiàn)e3O4為粒徑在10 15nm之間的球形顆粒；圖b可以看出，SrFe12O19為直徑500 700nm之間的棒狀顆粒；圖c則可以看出，F(xiàn)e3O4均勻地覆蓋在SrFe12O19表面，形成一層包覆層。將制備得到的納米Fe3O4-SrFe12O19復合吸波材料研磨后，以石蠟作為粘結劑，按照吸波材料石蠟=7:3的質量比混合均勻，于50 70°C混熔后，快速注入樣品厚度為3mm的圓柱形模具中，凝固后得到樣品用于測試吸波性能。圖3為不同質量比的納米Fe3O4-SrFe12Oli^合吸波材料的吸收曲線圖?？梢钥闯?，在O 6GHz范圍內，F(xiàn)e3O4-SrFe12O19復合材料的整體吸收能力比純Fe3O4或SrFe12O19都有提高，有效吸收頻帶拓寬。而且，隨著SrFe12O19用量的增大，F(xiàn)e3O4-SrFe12O19復合材料的吸波峰向高頻區(qū)移動，且接近SrFe12O1J^吸波峰形狀和位置。其中，當m (Fe3O4) : m (SrFe12O19)=1:0. 3時，產物的吸波性能最佳，其最大吸收峰值為-17. 7dB，優(yōu)于-5dB頻寬I. 3GHz，覆蓋了 2. 13 3. 43GHz 頻域。本發(fā)明具有如下優(yōu)點
I)本發(fā)明采用界面法制備出納米Fe3O4-SrFe12O19復合吸波材料，在制備過程中粒子并未發(fā)生團聚，而是Fe3O4均勻地覆蓋在SrFe12O19表面，形成核殼結構。2)本發(fā)明方法制備的納米Fe3O4-SrFe12O19復合吸波材料中，由于Fe3O4的摻入，使材料的自然共振損耗和疇壁共振損耗增加，因而復合材料的吸波性能有較大的提高，有效吸收頻帶拓寬，較好地改善了單一材料的吸波性能。在O 6GHz頻段范圍內，復合吸波材料的最大反射率達-17. 7dB，優(yōu)于-5dB頻寬I. 3GHz，覆蓋了 2. 13 3. 43GHz頻域，較Fe3O4和SrFe12O19的最大吸收峰值分別提高247%和185%，頻帶分別拓寬I. 12GHz和O. 40GHz。


圖I為不同質量比的納米Fe3O4-SrFe12O19復合吸波材料的X射線衍射分析圖譜。圖中，a為m (Fe3O4) : m (SrFe12O19) =1:0 'h 為m (Fe3O4) : m (SrFe12O19) = 1:0. I ;c 為m (Fe3O4) : m (SrFe12O19) = 1:0. 3 ;d 為m (Fe3O4) : m (SrFe12O19) =0:1。圖2為為不同質量比的納米Fe3O4-SrFe12O19復合吸波材料的透射電鏡圖譜。
圖中，a 為m (Fe3O4) : m (SrFe12O19) =1:0 'h 為m (Fe3O4) : m (SrFe12O19) =0:1；c 為in(Fe3O4) : m (SrFe12O19) = 1:0. 3。圖3為不同質量比的納米Fe3O4-SrFe12O19復合吸波材料的吸收曲線圖。圖中，a為m (Fe3O4) : m (SrFe12O19) =1:0 'h 為m (Fe3O4) : m (SrFe12O19) = 1:0. I ;c 為m(Fe3O4) : m (SrFe12O19) = 1:0. 3 ;d 為m (Fe3O4) : m (SrFe12O19) =0:1。
具體實施例方式實施例I
I.SrFe12O19 的制備
稱取O. 21g Sr (NO3)2和4. 65g Fe (NO3) 3 · 9H20,溶于50mL蒸懼水中，加熱攪拌至完全溶解，當溫度達到80°C時，加入2. 62g檸檬酸，混合均勻，以氨水調節(jié)pH值到6，繼續(xù)加熱至·70 80°C攪拌2h后，將剩余溶液用脫脂棉吸干。將上述獲得的脫脂棉于90°C干燥12h后，放入1050°C的馬弗爐中煅燒2h，冷卻后
得到SrFe12O19樣品。制備得到的SrFe12O19樣品的XRD圖見圖ld，TEM圖見圖2b。將其制備成吸波材料樣品，測試吸收曲線如圖3d。2. Fe3O4-SrFe12O19復合吸波材料的制備
稱取O. 17g 3沖612019于2001^蒸餾水中，于磁力攪拌器上30°C攪拌20min，使其完全分散于水中。稱取O. 98g FeCl3 · 6H20和2. 55g FeCl2 · 4H20于IOOmL蒸餾水中，加熱攪拌至完全溶解后，與上述SrFe12O19分散液混合均勻。加熱攪拌混合液，當溫度達到35°C時，向其中滴加NaOH溶液調節(jié)溶液的pH值為12。繼續(xù)加熱至50°C，攪拌反應2h。自然冷卻后，將產物洗滌至pH值為7。最后，將產物自然風干，得到納米Fe3O4-SrFe12O19復合吸波材料，其XRD圖見圖lb。3.吸波樣品的制備
將制得的納米Fe3O4-SrFe12O19復合吸波材料研磨后，與粘結劑石蠟按7:3的質量比混合均勻，于50 70°C混熔后快速放入厚度3_的圓柱形模具中，凝固后得到吸波材料樣品，測試其吸波性能，見圖3b。實施例2
SrFe12O19的制備同實施例I。稱取O. 52g SrFe12O19于300mL蒸餾水中，于超聲儀中120W功率下超聲處理O. 5h，使其完全分散在水中。稱取I. Og FeCl3 ·6Η20和2. 58g FeCl2 · 4H20于IOOmL蒸懼水中，加熱攪拌至完全溶解后，與上述SrFe12O19分散液混合均勻。加熱攪拌混合液，當溫度達到38°C時，向其中滴加NaOH溶液至溶液的pH值為12。繼續(xù)加熱至50°C，攪拌反應2. 5h。自然冷卻后，洗滌產物至pH值為7。最后，將產物自然風干，得到納米Fe3O4-SrFe12O19復合吸波材料。其XRD圖見圖lc，TEM圖見圖2c。將其制備成吸波材料樣品后測試的吸收曲線見圖3c。實施例3
SrFe12O19的制備同實施例I。
稱取O. 35g SrFe12O19溶于250mL蒸餾水中，放入超聲儀中，IlOW功率下超聲處理45min,使其完全分散在水中。稱取I. Ig FeCl3 ·6Η20和2. 57g FeCl2 ·4Η20溶于IOOmL蒸餾水中，并將其加熱攪拌至完全溶解后，與上述SrFe12O19分散液混合均勻。加熱攪拌該混合液，當溫度達到33°C時，向其中滴加NaOH溶液至溶液pH值為11。繼續(xù)加熱至50°C攪拌反應3h，自然冷卻后，洗滌產物pH值為7。最后，將產物在80°C烘箱中烘干，即為納米Fe3O4-SrFe12O19復合吸波材料。實施例4
SrFe12O19的制備同實施例I。稱取0.69g SrFe12O19溶于350mL蒸懼水中，于磁力攪拌器上40°C攪拌20min,使其完全分散于水中。 稱取O. 95g FeCl3 · 6H20和2. 58g FeCl2 · 4H20溶于IOOmL蒸餾水中，并將其加熱攪拌至完全溶解后，與上述SrFe12O19分散液混合均勻。加熱攪拌該混合液，當溫度達到36°C時，向其中滴加NaOH溶液至溶液pH值為11。繼續(xù)加熱至50°C攪拌反應2. 5h，自然冷卻后，洗滌產物pH值為7。最后，將產物在80°C烘箱中烘干，即為納米Fe3O4-SrFe12O19復合吸波材料。
權利要求
1.一種納米Fe3O4-SrFe12O19復合吸波材料的制備方法,包括以下步驟 1)將SrFe12O19完全分散在水中制成分散液； 2)將FeCl3· 6H20和FeCl2 · 4H20按照Fe3+與Fe2+的摩爾比為1:3 4的比例溶解在水中，制成水溶液； 3)按照Fe3O4與SrFe12O19的質量比為1:0.I O. 4的劑量關系，將需要量的分散液與水溶液混合均勻，得到混合液； 4)加熱混合液至30 40°C，調節(jié)混合液的pH值至11 12，繼續(xù)加熱至50°C，攪拌反應2 3h ; 5)冷卻，將反應產物洗滌至中性，干燥后得到納米Fe3O4-SrFe12O19復合吸波材料。
2.根據(jù)權利要求I所述的納米Fe3O4-SrFe12O19復合吸波材料的制備方法，其特征是采用下述至少一種方法，或同時采用兩種方法，將SrFe12O19完全分散在水中 a)在不高于50°C的溫度下攪拌10 50min; b)在超聲儀中以100 120w的功率超聲處理O.5 lh。
3.權利要求I制備方法制備得到的納米Fe3O4-SrFe12O19復合吸波材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種納米Fe3O4-SrFe12O19復合吸波材料的制備方法，是將SrFe12O19完全分散在水中制成分散液，將FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O溶解在水中制成水溶液，使需要量的分散液與水溶液混合均勻后，在pH值11～12下加熱攪拌反應，冷卻、洗滌、干燥后得到納米Fe3O4-SrFe12O19復合吸波材料。本發(fā)明制備的納米Fe3O4-SrFe12O19復合吸波材料在0～6GHz頻段范圍內的最大反射率達-17.7dB，優(yōu)于-5dB頻寬1.3GHz，覆蓋了2.13～3.43GHz頻域，可以提高在低頻段的吸收能力，拓寬吸收頻帶。
文檔編號C09K3/00GK102807840SQ20121029391
公開日2012年12月5日 申請日期2012年8月17日 優(yōu)先權日2012年8月17日
發(fā)明者李巧玲, 景紅霞, 葉云, 楊曉峰 申請人:中北大學