@ZnO三元異質(zhì)核殼納米微球及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種Fe304@Si02@Zn0三元異質(zhì)核殼納米微球及其制備方法，屬于吸波材料制備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，研究和開發(fā)吸波材料不僅在軍事上具有深遠的意義，對降低日常生活中的電磁污染，改善人類生存環(huán)境也具有極其重要的作用。納米Fe304作為傳統(tǒng)的磁損耗吸波材料具有價格低、吸收強等特點，但存在密度大、高溫穩(wěn)定性差等缺點，因此應(yīng)用范圍受到限制。所以將納米Fe304與介電損耗型吸波材料復(fù)合，通過多種吸波機制增強吸波性能，以達到良好的吸收效果。
[0003]文獻“LiliSun, Xia Hong, Peng Zou, Xueying Chu, Yichun Liu, Journal ofAlloys and Compounds 535 (2012) 91 - 94.”通過四步法制備出 Fe304/Zn0/Si02 納米復(fù)合物(如圖1所示)，并研究了其光學(xué)特性。
[0004]文獻中制備的復(fù)合材料不是核殼結(jié)構(gòu)，飽和磁化強度低，并且制備過程復(fù)雜且需要使用氮氣進行保護。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了解決Fe304基三元異質(zhì)核殼結(jié)構(gòu)納米微球易團聚、包覆層不均勻以及包不上等缺點，從而提供一種包覆層均勻、分散性、均一性以及磁響應(yīng)性良好的Fe304iSi02iZn0三元異質(zhì)核殼納米微球及其制備方法。
[0006]一種Fe304@Si02@Zn0三元異質(zhì)核殼納米微球，所述的納米微球以磁性Fe304為內(nèi)核，Si02為中間層，ZnO為外殼。
[0007]上述Fe304@Si02@Zn0三元異質(zhì)核殼納米微球的制備方法,包括如下步驟:
[0008](1)制備Fe304納米微球；
[0009](2)將Fe304納米微球通過超聲分散在檸檬酸三鈉水溶液中，常溫下攪拌4?8h后分離；
[0010](3)將上述分離后的Fe304納米微球分散于乙醇和水的混合溶液中，并加入氨水，在持續(xù)攪拌條件下，逐滴加入正硅酸乙酯的乙醇溶液，滴加完成后在室溫條件下繼續(xù)攪拌12?24h，得到Fe304@Si02 二元異質(zhì)核殼納米微球；
[0011](4)將上述制備的Fe304@Si02納米微球分散于Zn(Ac)2.2H20的乙醇溶液中，在60?80°C水浴條件下，逐滴加入NaOH的乙醇溶液，滴加完成后繼續(xù)攪拌4?5h，得到Fe304@Si02iZn0三元異質(zhì)核殼納米微球。
[0012]步驟⑵中所述的Fe304納米微球與檸檬酸三鈉的質(zhì)量比為1:44?1:88，檸檬酸三鈉溶液濃度為0.15?0.3M。
[0013]步驟(3)中所述的乙醇和水的混合溶液中乙醇和水的體積比為4:1，所述的Fe304納米微球與水的質(zhì)量比為1:200，所述的氨水與正硅酸乙酯的體積比為3: 1，所述的Fe304納米微球與正硅酸乙酯的質(zhì)量比為1:3?1:6，正硅酸乙酯的乙醇溶液的濃度為0.07M。
[0014]步驟(4)中所述的所述Zn(Ac)2.2H20的乙醇溶液濃度為0.03?0.05M,所述的Fe304iSi02納米微球與Zn(Ac)2.2H20的質(zhì)量比為1:7, NaOH的乙醇溶液濃度為0.125?0.25M, Zn(Ac)2.2H20 與 NaOH 的質(zhì)量比為 3:1。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:
[0016]1.采用水熱法制備的Fe304納米微球，在未加入表面活性劑的條件下，分散性良好;
[0017]2.與傳統(tǒng)的Fe304@Si02制備方法相比，先將Fe304通過檸檬酸三鈉水溶液處理，然后將正硅酸乙酯分散于乙醇中并在超聲條件下滴加，避免了包覆層不均勻并且易于團聚的情況；
[0018]3.在低溫條件下，通過溶膠-凝膠法制備的Fe304@Si02@Zn0核殼納米微球分散性良好，成本低廉，安全無毒，具有良好的吸波特性。
【附圖說明】
:
[0019]圖1為現(xiàn)有技術(shù)制備的Fe304/Zn0/Si02納米復(fù)合物。
[0020]圖2為實施例1的Fe304@Si02@Zn0三元異質(zhì)核殼納米微球的TEM圖。
[0021 ] 圖3為實施例5的Fe304@Si02@Zn0三元異質(zhì)核殼納米微球的TEM圖。
[0022]圖4為Fe304、實施例1和實施例5的Fe304@Si02@Zn0三元異質(zhì)核殼納米微球的XRD圖。
[0023]圖5為Fe304、實施例1和實施例5的Fe304@Si02@Zn0三元異質(zhì)核殼納米微球的VSM圖。
[0024]圖6為實施例1的Fe304@Si02@Zn0三元異質(zhì)核殼納米微球的吸波性能圖。
[0025]圖7為實施例5的Fe304@Si02@Zn0三元異質(zhì)核殼納米微球的吸波性能圖。
【具體實施方式】
[0026]現(xiàn)結(jié)合實施例、附圖對本發(fā)明作進一步描述:
[0027]實施例1
[0028](1)取0.lg粒徑在300nm左右的Fe304納米微球(其制備方法見文獻ActaMater.61 (2013) 5829-5834)，通過超聲分散在100mL0.15M檸檬酸三鈉水溶液中并攪拌4h ；
[0029](2)攪拌完成后將經(jīng)過檸檬酸三鈉改性后的Fe304納米微球分散于20mL H20/80mL乙醇混合溶液中，并加入lmL NH3.H20,然后將混合溶液轉(zhuǎn)移到三頸燒瓶中，在持續(xù)攪拌條件下，逐滴加入20ml含有0.3mL正硅酸乙酯的乙醇溶液，滴加完成后在室溫條件下繼續(xù)攪拌12h，得到Fe304@Si02 二元異質(zhì)核殼納米微球；
[0030](3)將Fe304@Si02納米微球分散于lOOmL0.03M Zn (Ac) 2.2Η20的乙醇溶液中，然后將混合溶液轉(zhuǎn)移到三頸燒瓶中，在60°C水浴條件下，逐滴加入25mL0.125M NaOH的乙醇溶液，滴加完成后繼續(xù)攪拌4h，得到Fe304@Si02@Zn0三元異質(zhì)核殼納米微球。
[0031]經(jīng)透射電子顯微鏡分析，所得Fe304@Si02@Zn0微球殼層均一，Si02殼層厚度為20nm左右，分散性良好，如圖2所示。對比合成的Fe304@Si02@Zn0三元復(fù)合物和純Fe304的XRD譜圖，可以發(fā)現(xiàn)，在復(fù)合物中Fe304所對應(yīng)的特征衍射峰依然存在，說明后期的包覆并沒有改變Fe304的晶型，除此之外，還有六方晶型的ZnO (JCPDS N0.36-1451)和無定型的Si02所對應(yīng)的特征衍射峰，如圖4所示。對比合成的Fe304@Si02@Zn0三元復(fù)合物和純Fe304的磁滯回線，可以發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)e304iSi02iZn0的飽和磁化強度為63.840emu/g，低于純的Fe304的飽和磁化強度(78.479emu/g)，這是由于ZnO和Si02都不具有磁性，包覆在Fe304表明時均會導(dǎo)致材料在質(zhì)量上增加，從而降低其飽和磁化強度，如圖5所示。
[0032]Fe304iSi02iZn0三元異質(zhì)核殼結(jié)構(gòu)微球具有特殊的電磁吸波特性，樣品填充量為30wt-%的石醋混合體系在1.5mm?5.5mm的吸波層厚度范圍內(nèi)呈現(xiàn)出優(yōu)異的吸波性能，如圖6所示。特別值得注意的是，材料在吸波層厚度為2.5mm和5.5mm時出現(xiàn)兩個反射率吸收峰(RL〈_10dB)，樣品的反射損耗最大峰值在12.5GHz和16.5GHz處達到一 36dB，并且RL〈-10dB 的頻寬可以達到 10.5GHz (2.9 ?7.4GHz, 11.1 ?13.1GHz andl3.9 ?17.9GHz)，體現(xiàn)了 “薄、輕、寬、強”的吸波特點。
[0033]實施例2
[0034](1)取0.lg粒徑在300nm左右的Fe304納米微球，通過超聲分散在100mL 0.15M檸檬酸三鈉水溶液中并攪拌4h ；
[0035](2)攪拌完成后將經(jīng)過檸檬酸三鈉改性后的Fe304納米微球分散于20mL H20/80mL乙醇混合溶液中，并加入1.5mL NH3.H20,然后將混合溶液轉(zhuǎn)移到三頸燒瓶中，在持續(xù)攪拌條件下，逐滴加入30ml含有0.45mL正硅酸乙酯的乙醇溶液，滴加完成后在室溫條件下繼續(xù)攪拌16h，得到Fe304@Si02 二元異質(zhì)核殼納米微球；
[0036](3)將Fe304@Si02納米微球分散于lOOmL0.03M Zn (Ac) 2.2Η20的乙醇溶液中，然后將混合溶液轉(zhuǎn)移到三頸燒瓶中，在60°C水浴條件下，逐滴加入25mL0.125M NaOH的乙醇溶液，滴加完成后繼續(xù)攪拌4h，得到Fe304@Si02@Zn0三元異質(zhì)核殼納米微球。
[0037]實施例3
[0038](1)取0.lg粒徑在300nm左右的Fe304納米微球，通過超聲分散在100mL0.225M檸檬酸三鈉水溶液中并攪拌6h ；
[0039](2)攪拌完成后將經(jīng)過檸檬酸三鈉改性后的Fe304納米微球分散于20mL H20/80mL乙醇混合溶液中，并加入1.5mL NH3.H20,然后將混合溶液轉(zhuǎn)移到三頸燒瓶中，在持續(xù)攪拌條件下，