[发明专利]一种纳米核壳吸波材料的制备方法

说明书

一种纳米核壳吸波材料的制备方法，涉及到通过前驱体热处理原位得到核壳结构Fe@C@Co₃O₄纳米粉并应用于吸波领域。本发明以铁氰化物、钴盐为原料，第一步先合成核壳结构的前驱体纳米粉，第二步将前驱体进行热处理原位得到核壳结构的Fe@C@Co₃O₄纳米粉。该工艺不仅制备方法简单，而且制备的产物具有优异的吸波性能，尤其是吸波频宽较宽，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种核壳结构Fe@C@Co₃O₄纳米粉的制备方法，属吸波材料领域。

背景技术

随着信息化进程的加快和现代战争电子对抗的加剧，对吸波材料的性

能提出越来越高的要求。吸波材料从单一的高吸收强度逐渐向小体积、轻重量、宽频段、强吸收的方向发展。单一的吸波剂不能同时满足阻抗匹配和强吸收的条件，这使得具备两种或两种以上材料性能的复合吸波剂材料受到广泛关注。将核壳结构的设计理念应用到电磁波吸收材料的研究中，通过对核壳材料的结构、组成含量的调整来优化吸波材料的电磁参数，实现阻抗匹配并提高吸波性能。

磁性金属Fe、Co、Ni及其氧化物、碳材料等被广泛地应用于吸波领域，但是当它们单独应用时具有各自的优缺点。例如，磁性金属Fe、Co、Ni具有较高的磁损耗而介电损耗较低影响了阻抗匹配，它们的吸收频带通常比较窄；磁性金属氧化物作为吸波材料价格低廉，即使在低频时仍有良好的吸波性能，但是其单独使用时密度较大；碳材料质量较轻且具有较好的介电吸收，单独使用时因介电常数较高导致阻抗匹配效果不好。通过将这些不同损耗机制的材料复合形成核壳结构复合材料，通过对核壳结构复合材料的成分与结构调节得到良好的吸波材料已成为研究热点。

据《纳米科技》2015 (2) :46-50报道，利用化学气相沉积（CVD）技术，在外加磁场作用下，以二茂铁为原料，通过高温裂解获得外径为50-60nm，内径为30-40nm的管状Fe@C复合材料，当Fe@C厚度为5mm，频率为 2.5GHz 时达到最大反射损失-18dB。该方法制备得到的Fe@C复合材料尺寸较小，形貌较好且制备成本低，但是吸波频带较窄。

据《J. Mater. Chem. A》3（2015）13426–13434报道，金属有机骨架普鲁士蓝（PB）在氮气气氛中通过热处理原位得到产物Fe/C。对比不同热处理条件得到产物的吸波性能，发现650℃下热处理得到的产物具有最优的吸波性能，当厚度为2mm时在13.5 GHz处最大反射损失达到了-20.3 dB，小于-10dB的频宽为10.8–18.0 GHz。该实验通过热处理温度控制产物形貌及吸波性能，制备方法简单，但是该产物吸波性能一般，整体吸波性能有待进一步提升。

据专利CN103347377A报道，采用水热法两步合成RGO/Co₃O₄纳米复合材料，当样品厚度为3.3mm，在13.8GHz处吸波性能最好，反射损失达到-43.7dB。该方法将RGO与Co₃O₄复合得到RGO/Co₃O₄纳米复合材料，相比于单一RGO与Co₃O₄吸波性能均有提升，但是该方法原料制备工艺复杂，因此不适合大规模生产，限制了实际应用。