[發(fā)明專利]一種用于吸波材料的納米復(fù)合α－Fe及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810032008.0
• 申請(qǐng)日: 2008-08-06
• 公開（公告）號(hào): CN101336070A
• 公開（公告）日: 2008-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李正南;陳堅(jiān);謝美求;張勝廣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長沙礦冶研究院
• 主分類號(hào): H05K9/00
• 分類號(hào): H05K9/00;B22F9/00
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所
• 代理人: 馬家駿;陳開姚

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及碳納米材料及其用生物模板技術(shù)制備碳納米材料的方法，尤其是以生物鐵蛋白為原料，制備的碳包覆納米金屬材料及其制備方法。

背景技術(shù)

納米α-Fe作為一種重要的納米磁性材料，其在光、熱、電、磁，表面活性等方面顯示出與粗粒材料不同的許多奇異特性，將其用于吸波材料，由于尺寸小、比表面積大，因而其顆粒表面原子比例高，懸掛的化學(xué)鍵多，界面極化增大，高的比表面積造成多重散射，使電磁波易于被吸收；另一方面，量子尺寸效應(yīng)的存在使得納米α-Fe粒子的電子能級(jí)分裂，分裂的能級(jí)間隔正好處于微波的能量范圍(10^-2～10^-4eV)，這為納米α-Fe的吸波創(chuàng)造了新的吸波通道，增強(qiáng)了吸波性能。將納米α-Fe包裹在納米碳?xì)ぶ谐蔀榧{米復(fù)合α-Fe，不但保持了納米α-Fe原有特性，還減輕了納米磁性材料非常嚴(yán)重的團(tuán)聚現(xiàn)象，同時(shí)碳?xì)け旧硪彩且环N電損耗型吸波材料，有利于進(jìn)一步增強(qiáng)材料的吸波性能，而且因?yàn)樘細(xì)さ谋Ｗo(hù)，納米復(fù)合α-Fe的抗氧化、抗腐蝕性能大為提高。

生物模板技術(shù)是利用生物鐵蛋白為模板的制備納米材料技術(shù)。鐵蛋白(ferritin)球體存在于哺乳動(dòng)物、植物及某些細(xì)菌中。鐵蛋白分子結(jié)構(gòu)由蛋白殼和鐵核組成，單個(gè)蛋白球體的外徑為12nm，內(nèi)有一直徑為8nm的腔體；蛋白殼有一定的彈性，在彈性限度內(nèi)，可以適當(dāng)擴(kuò)張腔體的內(nèi)徑；該內(nèi)腔通過16個(gè)分布在球殼上的，直徑為0.5nm的孔徑道與外界相通，鐵離子通過孔徑道進(jìn)出蛋白腔體中。

用生物模板技術(shù)制備納米復(fù)合α-Fe的方法，目前在國內(nèi)外未見報(bào)道。中國專利CN1554727A公開了一種以生物材料淀粉為基質(zhì)制備碳包覆納米α-Fe的方法，其所得碳包覆納米粒子粒徑在20～100nm之間，包覆碳層厚度在5～8nm左右，如果用于吸波涂層，是無法達(dá)到本方法制備的納米復(fù)合α-Fe如此小的密度，也因此會(huì)加重吸波涂層的重量，不利于實(shí)際應(yīng)用中對(duì)吸波涂層要“輕”的?要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用于吸波材料的納米復(fù)合α-Fe及其的制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是用生物模板技術(shù)，以生物鐵蛋白為原料，使鐵蛋白溶解為一定濃度的膠狀溶液，根據(jù)對(duì)產(chǎn)品尺寸的不同要求，分別采用脫除或直接使用或添加部分鐵含量，再真空冷凍干燥，真空或保護(hù)氣氛燒結(jié)，制得α-Fe粒徑3～10nm的納米復(fù)合α-Fe。

制備方法1：

(1)將原鐵蛋白溶解于去離子水中形成0.01g/m1～10g/ml鐵蛋白膠狀溶液。

(2)攪拌1～3小時(shí)，真空冷凍干燥，得到干燥樣品。

(3)將干燥樣品真空或保護(hù)氣氛燒結(jié)，燒結(jié)溫度為400℃～900℃，時(shí)間1～5小時(shí)，制得納米復(fù)合α-Fe。

制備方法2：

(1)將原鐵蛋白溶解于去離子水中形成0.01g/ml～10g/ml鐵蛋白膠狀溶液。

(2)加入醋酸和醋酸鈉的緩沖溶液將鐵蛋白膠狀溶液PH值控制在4.0～8.0范圍，加入0.05～1mol/L的除鐵劑，降低蛋白腔體中的鐵濃度，得到鐵原子摩爾數(shù)與鐵蛋白摩爾數(shù)之比小于100的膠狀鐵蛋白溶液。

(3)攪拌1～3小時(shí)，真空冷凍干燥。

(4)真空或保護(hù)氣氛燒結(jié)，燒結(jié)溫度為400℃～900℃，時(shí)間1～5小時(shí)，制得粒徑＜5nm的納米復(fù)合α-Fe。

除鐵劑是連二亞硫酸鈉、巰基乙酸、NADH(還原型煙酰胺腺漂呤二核苷酸)、FMN(還原型黃素單核苷酸)等物質(zhì)中的任何一種。

制備方法3：

(1)將原鐵蛋白溶解于去離子水中形成0.01g/ml～10g/ml鐵蛋白膠狀溶液。

(2)加入三羥甲基氨基甲烷和鹽酸的緩沖溶液將鐵蛋白膠狀溶液PH值控?制在8.0～10.0范圍內(nèi)，加入0.05～1mol/L的含鐵物質(zhì)，使鐵離子進(jìn)入鐵蛋白腔體中，得到鐵原子摩爾數(shù)與鐵蛋白摩爾數(shù)之比大于1400的鐵蛋白溶液。

(3)攪拌1～3小時(shí)，真空冷凍干燥。

(4)真空或保護(hù)氣氛燒結(jié)，燒結(jié)溫度為400℃～900℃，時(shí)間1～5小時(shí)，制得粒徑＞7nm的納米復(fù)合α-Fe。

含鐵物質(zhì)是氯化亞鐵、硫酸亞鐵、硝酸鐵、醋酸亞鐵、草酸鐵、檸檬酸鐵、氯化鐵、硫酸鐵等物質(zhì)中的任何一種。

上述三種方法中，鐵蛋白是一種存在于哺乳動(dòng)物、植物及某些細(xì)菌中的蛋白球體，保護(hù)氣氛是高純氮?dú)狻⒏呒儦鍤狻錃夂偷獨(dú)饣旌蠚庵械囊环N。