[發明專利]吸收高頻電磁波的四氧化三鐵/氧化錫核殼納米棒及制法

有效

• 申請號: 200910071677.3
• 申請日: 2009-03-31
• 公開（公告）號: CN101586019A
• 公開（公告）日: 2009-11-25
• 發明（設計）人: 陳玉金;朱春玲
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: C09K3/00
• 分類號: C09K3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

(一)技術領域

本發明涉及一種納米材料，具體地說是一種對高頻電磁波具有強吸收特性的 多孔四氧化三鐵/氧化錫核殼納米棒。本發明還涉及一種對高頻電磁波具有強吸 收特性的多孔四氧化三鐵/氧化錫核殼納米棒的制備方法。

(二)背景技術

隨著納米科技的迅速發展，納米材料在電磁波吸收領域的應用受到了國內外 的廣泛關注。金屬磁性納米顆粒如鐵、鈷、鎳等在高頻范圍內具有較大的磁化強 度和“斯諾克極限”。因此，它們可以吸收高頻電磁波。但是，這些金屬顆粒的 電導較大，在外場的作用下會產生渦流損耗，從而使其電磁波吸收性能顯著下降。 碳納米管具有特殊結構和優異的電學特性，近年來研究者對它們的高頻電磁響應 特性進行了較為廣泛地研究。從微觀電磁響應機制分析，單純的碳納米管的電磁 衰減特性只源于介電損耗。為了避免趨夫效應對電磁波在高頻范圍內衰減性能的 影響，碳納米管在基體材料中的添加量不能太高。然而，添加量的降低會顯著降 低它們的電磁響應特性。在碳納米管內部填充磁性物質、包覆或摻雜磁性介質， 使其具有強磁性，可以引入磁損耗因子。在這種情況下，填充磁性介質的碳納米 管對高頻范圍內的電磁波顯示出了增強的吸收特性。然而，考慮到碳納米管的長 度及端口打開的難易程度，實現磁性物質在碳納米管中大量、均勻填充還有待進 一步完善。因此，實現大量、可控制備、高效率電磁吸收材料目前還存在諸多問 題需要解決。例如，2004年我們利用熱蒸發技術合成了ZnO納米材料。該納米 材料可以吸收電磁波，但是吸收頻率的寬度和吸收強度都較低。這項工作2004 年發表在《Appl.Phys.Lett.》91期上，論文題目為“Microwave?absorption?properties and?mechanism?of?cagelike?ZnO/SiO₂nanocomposites”。根據電磁傳輸線理論，當 介電損耗與磁損耗相互匹配時，材料才能顯示最強的電磁波吸收特性。因此，如 何實現對高頻電磁波具有吸收特性的納米材料的大量制備以及如何匹配電損耗 與磁損耗是當前的主要技術難題。

(三)發明內容

本發明的目的在于提供一種對高頻電磁波具有強吸收特性的吸收高頻電磁 波具的四氧化三鐵/氧化錫核殼納米棒。本發明的目的還在于提供一種操作簡單、 適合于工業化生產的吸收高頻電磁波具的四氧化三鐵/氧化錫核殼納米棒的制 法。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明的吸收高頻電磁波具的四氧化三鐵/氧化錫核殼納米棒是：(1)將 0.25-1.0mol/L的FeCl₃溶液置于不銹鋼密封的高壓釜內，在烘箱內于100-120℃ 保持12小時，待高壓釜自然冷卻到室溫后，將釜內的沉淀用水和乙醇清洗，80℃ 下干燥后得到β-FeOOH納米棒，再于500℃退火2.5小時，得到α-Fe₂O₃納米棒； (2)將0.08gα-Fe₂O₃納米棒超聲分散到32ml水-乙醇溶液中，然后加入0.75g 尿素和0.115g錫酸鉀，攪拌后，將上述溶液置于不銹鋼密封的高壓釜內，在烘 箱內于170℃保持36小時，待高壓釜自然冷卻到室溫后，將釜內的沉淀用水和 乙醇清洗，80℃下干燥后得到α-Fe₂O₃/SnO₂核殼納米棒；(3)將α-Fe₂O₃/SnO₂核 殼納米棒在H₂體積占8％的N₂/H₂氣氛下，于400℃退火7小時，得到的孔的長 度和直徑分別為10-60和5-30納米的多孔四氧化三鐵/氧化錫納米棒。

本發明的吸收高頻電磁波具的四氧化三鐵/氧化錫核殼納米棒的制法為：

(1)將0.25-1.0mol/L的FeCl₃溶液置于不銹鋼密封的高壓釜內，在烘箱 內于100-120℃保持12小時，待高壓釜自然冷卻到室溫后，將釜內的沉淀用水 和乙醇清洗，80℃下干燥后得到β-FeOOH納米棒，再于500℃退火2.5小時，得 到α-Fe₂O₃納米棒；