一種核殼結構吸波材料的制備方法
【專利摘要】本發明屬于納米無機功能材料制備技術領域，涉及一種核殼結構吸波材料的制備方法，先采用水熱法合成金屬氧化物納米棒模板，再將合成的金屬氧化物納米棒模板置于去離子水中得到去離子水溶液，再將鎳鹽和鉬鹽或鎳鹽和鈷鹽依次溶于去離子水溶液中得到混合溶液，然后向混合溶液中加入尿素得到分散液，將分散液倒入聚四氟乙烯反應釜中反應得到復合材料前驅體后依次進行離心分離、清洗、干燥和退火處理得到核殼結構吸波材料；其制備工藝簡單可控，重復性好，操作方便，成本低，環境友好、清潔無毒、易于大規模生產，產物結構和形貌特殊，有利于雷達波的吸收。
【專利說明】
一種核殼結構吸波材料的制備方法
技術領域
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[0001]本發明屬于納米無機功能材料制備技術領域，涉及一種核殼結構吸波材料的制備方法，特別是一種金屬氧化物納米棒@雙金屬氧化物納米片核殼結構復合材料的制備方法，該材料既能充分利用金屬氧化物及雙金屬氧化物優良的介電損耗性能，又能有效結合復合材料異質結構、雙金屬氧化物片狀結構的特點，使電磁波既能有效進入吸收體，又可快速轉換為熱能消耗掉，達到有效吸收電磁波及戰斗隱身的目的，該復合材料具有較好的吸收電磁波的性能，具有廣泛的潛力和應用前景。
【背景技術】
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[0002]現代生活各種電子產品使用頻繁，帶給人們生活便利的同時也帶來了電磁輻射和電磁污染，并對人們的生活和健康產生影響和危害，因此迫切需要研制出性能優良的微波吸收材料(簡稱吸波材料)，以降低電磁污染，減少環境危害。吸波材料的另一個重要應用是作為隱身材料轉入軍事對抗中，現代戰爭中，武器裝備隱身化能夠打破現有的攻防格局，提高武器的生存力和作戰效能，是戰時生存的重要技術條件，各軍事強國均投入大量財力、物力開展此方面的研究，因此制備吸波性能優良的隱身材料在現代戰爭中具有非常重要戰略意義。吸波材料在民用、商用及軍事領域的廣泛應用前景，一直是人們研究的熱點和難點。
[0003]納米材料比表面積大、表面原子懸鍵較多，從而使界面極化和多重散射成為重要的吸波機制，同時量子尺寸效應使納米粒子的電子能級發生分裂，而分裂的能級間隔正處于與微波對應的能量范圍(10—[10—5eV)內，從而產生新的吸波效應，因此納米材料具有傳統吸波材料不可比擬的吸波優勢。金屬氧化物及雙金屬氧化物都是性能優良的介電損耗型吸波材料，將二者復合形成納米核殼結構材料既可充分利用二者較好的介電性能，又能產生新的協同效應;同時，核殼的異質結構能產生更多的界面極化，片狀的殼層形貌利于多重散射，這些因素都能有效提高電磁波的吸收，因此該復合材料具有遠遠大于單一吸波材料的更好性能，達到了新型吸波材料所提出的吸收強、比重輕、頻帶寬、結構穩定、易于合成等多個優點。
【發明內容】
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[0004]本發明的目的在于克服現有技術存在的缺點，尋求設計提供一種金屬氧化物納米棒@雙金屬氧化物納米片核殼結構復合材料的制備方法，采用金屬氧化物納米棒為模板制備金屬氧化物納米棒@雙金屬氧化物納米片核殼結構復合材料，充分利用了金屬氧化物及雙金屬氧化物優良的介電損耗性能，又結合特殊的核殼及片狀外殼的結構特征，使制備的復合材料具有較高的微波吸收性能。
[0005]為了實現上述目的，本發明的具體制備工藝過程為:
[0006](I)制備金屬氧化物納米棒模板:采用水熱法合成金屬氧化物納米棒模板，金屬氧化物納米棒包括二氧化錳(MnO2)、二氧化錫(SnO2)、四氧化三鈷(Co3O4)、氧化鉬(MoO3)和氧化鎢(WO3);
[0007](2)制備復合材料前驅體:將合成的金屬氧化物納米棒模板置于去離子水中攪拌I?2小時得到去離子水溶液，再將鎳鹽和鉬鹽按照摩爾比為1:1的比例依次溶于去離子水溶液中攪拌至完全溶解得到混合溶液，混合溶液中鎳鹽和鉬鹽的濃度均為0.01?4mol/L，然后向混合溶液中加入尿素攪拌分散30min得到尿素濃度為0.01?lmol/L的分散液，將分散液倒入聚四氟乙烯反應釜中，置于80?180°C溫度條件下反應I?6小時，自然冷卻至室溫，得到復合材料前驅體；
[0008](3)將步驟(2)得到的復合材料前驅體離心分離，用去離子水清洗3?5次，放入60?80 °C的烘箱中干燥2?3小時或冷凍干燥后得到金屬氧化物納米棒O雙金屬氧化物納米片核殼結構吸波材料的前驅體；
[0009](4)將步驟(3)得到的產物在300?500°C下退火處理I?5小時，所通氣氛為氮氣、氬氣或空氣，反應結束后得到金屬氧化物納米棒@雙金屬氧化物納米片核殼結構吸波材料。
[0010]本發明所述鎳鹽和鉬鹽能用鎳鹽和鈷鹽代替，在步驟(2)中混合溶液中鎳鹽和鈷鹽的濃度為0.01?411101/1，摩爾比為1:2。
[0011]本發明所述鎳鹽為硝酸鎳、氯化鎳或乙酸鎳，鉬鹽為鉬酸鈉或鉬酸銨，鈷鹽為硝酸鈷、氯化鈷或乙酸鈷。
[0012]本發明制備的金屬氧化物納米棒O雙金屬氧化物納米片核殼結構吸波材料中，金屬氧化物納米棒的形貌為棒狀，直徑為20nm?2μηι，長度為1nm?200μηι，附著在金屬氧化物納米棒上的雙金屬納米片的厚度為1nm?Ιμπι，呈現為片狀。
[0013]本發明與現有技術相比，其制備工藝簡單可控，重復性好，操作方便，成本低，、環境友好、清潔無毒、易于大規模生產，產物結構和形貌特殊，有利于雷達波的吸收，制備的核殼結構吸波材料結構特殊，能利用多重散射有效把電磁波捕捉到吸收體內，利用界面極化提高吸收效率;組分較多，能利用多重有效成分吸收電磁波，利用異質成分提高空間極化的幾率提高吸波性能。
【附圖說明】
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[0014]圖1為本發明實施例1制備的二氧化錳納米棒模板(a)及MnO2ONiMoO4核殼復合材料的掃描電子顯微鏡(SEM)圖片(b)。
[0015]圖2為本發明實施例2制備的二氧化錳納米棒模板(a)及MnO2ONiCo2O4核殼復合材料的掃描電子顯微鏡(SEM)圖片(b)。
[0016]圖3為本發明實施例1制備的MnO2ONiMoO4核殼復合材料吸波性能測試曲線示意圖。【具體實施方式】:
[0017]下面通過實施例并結合附圖作進一步說明。
[0018]實施例1:
[0019]本實施例以乙酸鎳、鉬酸銨、尿素、二氧化錳納米棒為原料制備MnO2ONiMoO4核殼復合材料，其具體制備過程為:
[0020](I)采用水熱法制備二氧化錳納米棒；
[0021](2)將150mg二氧化錳納米棒置于50mL去離子水中，超聲2h，得出分散均勻的二氧化猛納米棒懸浮液，濃度為3g/L ；
[0022](3)稱取500mg乙酸鎳溶于二氧化猛納米棒懸浮液中，再稱取400mg鉬酸胺和400mg尿素分別溶于上述溶液中，攪拌至完全溶解得到分散好的溶液；
[0023](4)將分散好的溶液倒入10mL聚四氟乙烯反應釜中，升溫至160°C后保溫I小時進行反應后，自然冷卻至室溫；
[0024](5)將步驟(4)得到的產物用去離子水清洗3-5次，離心分離后放置于70°C烘箱中干燥3小時(或冷凍干燥)，得到MnO2ONiMoO4核殼復合材料的前驅體；
[0025](6)將MnO2ONiMoO4核殼復合材料的前驅體置于400°C管式爐中，空氣氣氛退火2小時后可得到MnO2ONiMoO4核殼復合材料。
[0026]實施例2:
[0027]本實施例以硝酸鈷、硝酸鎳、尿素、二氧化錳納米棒為原料制備MnO2ONiCo2O4核殼復合材料，其具體制備過程為:
[0028](I)采用水熱法制備二氧化錳納米棒；
[0029](2)將150mg二氧化錳納米棒置于50mL去離子水中，超聲2h，得出分散均勻的二氧化猛納米棒懸浮液，濃度為3g/L ；
[0030](3)稱取582mg硝酸鎳溶于二氧化錳納米棒懸浮液中，再稱取1164mg硝酸鈷和1441mg尿素分別溶于上述溶液中，攪拌至完全溶解得到分散好的溶液；
[0031](4)將分散好的溶液倒入10mL聚四氟乙烯反應釜中，升溫至160°C后保溫I小時進行反應后，自然冷卻至室溫；
[0032](5)將步驟(4)得到的產物用去離子水清洗3-5次，離心分離后放置于70°C烘箱中干燥3小時(或冷凍干燥)，得到MnO2ONi Co2O4核殼復合材料的前驅體；
[0033](6)將MnO2ONiCo2O4核殼復合材料的前驅體置于400 °C管式爐中，空氣氣氛退火2小時后可得到MnO2ONi Co2O4核殼復合材料。
【主權項】
1.一種核殼結構吸波材料的制備方法，其特征在于具體制備工藝過程為: (1)制備金屬氧化物納米棒模板:采用水熱法合成金屬氧化物納米棒模板； (2)制備復合材料前驅體:將合成的金屬氧化物納米棒模板置于去離子水中攪拌I?2小時得到去離子水溶液，再將鎳鹽和鉬鹽按照摩爾比為1:1的比例依次溶于去離子水溶液中攪拌至完全溶解得到混合溶液，混合溶液中鎳鹽和鉬鹽的濃度均為0.01?4mol/L，然后向混合溶液中加入尿素攪拌分散30min得到尿素濃度為0.01?lmol/L的分散液，將分散液倒入聚四氟乙烯反應釜中，置于80?180°C溫度條件下反應I?6小時，自然冷卻至室溫，得到復合材料前驅體； (3)將步驟(2)得到的復合材料前驅體離心分離，用去離子水清洗3?5次，放入60?80°C的烘箱中干燥2?3小時或冷凍干燥后得到金屬氧化物納米棒O雙金屬氧化物納米片核殼結構吸波材料的前驅體； (4)將步驟(3)得到的產物在300?500°C下退火處理I?5小時，所通氣氛為氮氣、氬氣或空氣，反應結束后得到金屬氧化物納米棒@雙金屬氧化物納米片核殼結構吸波材料。2.根據權利要求1所述核殼結構吸波材料的制備方法，其特征在于金屬氧化物納米棒包括二氧化猛、二氧化錫、四氧化三鈷、氧化鉬和氧化媽。3.根據權利要求1所述核殼結構吸波材料的制備方法，其特征在于所述鎳鹽和鉬鹽能用鎳鹽和鈷鹽代替，在步驟(2)中混合溶液中鎳鹽和鈷鹽的濃度為0.0I?4mol/L，摩爾比為1:2。4.根據權利要求1所述核殼結構吸波材料的制備方法，其特征在于所述鎳鹽為硝酸鎳、氯化鎳或乙酸鎳，鉬鹽為鉬酸鈉或鉬酸銨，鈷鹽為硝酸鈷、氯化鈷或乙酸鈷。5.根據權利要求1所述核殼結構吸波材料的制備方法，其特征在于制備的金屬氧化物納米棒O雙金屬氧化物納米片核殼結構吸波材料中，金屬氧化物納米棒的形貌為棒狀，直徑為20nm?2μηι，長度為1nm?200μηι，附著在金屬氧化物納米棒上的雙金屬納米片的厚度為10]11]1?]^111，呈現為片狀。
【文檔編號】C09K3/00GK105885784SQ201610239812
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月18日
【發明人】劉敬權, 王曉霞
【申請人】青島大學