[發(fā)明專利]一種一維核殼結(jié)構(gòu)碳包覆鐵磁納米線、制備方法及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211454794.X
• 申請(qǐng)日: 2022-11-21
• 公開（公告）號(hào): CN115740436B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊平安;葉文獻(xiàn);阮海波;屈正微;羅久飛;李銳;黃鑫;壽夢(mèng)杰;吳德成;周志浩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): B22F1/16
• 分類號(hào): B22F1/16;H05K9/00;B82Y30/00;B82Y40/00;B22F1/054;B22F1/142;B22F1/102;B22F1/08;B82Y25/00
• 代理公司: 成都行之專利代理有限公司 51220
• 代理人: 史麗紅

本發(fā)明公開了一種一維核殼結(jié)構(gòu)碳包覆鐵磁納米線、制備方法及其應(yīng)用，包括鐵磁納米線，鐵磁納米線外部包覆碳層外殼形成一維核殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)磁性納米線；鐵磁納米線為Fe、Co、Ni或者任意兩者合金或三者合金中的一種；所述鐵磁性納米線中鐵磁核和C殼層的摩爾比為1～3:1。本發(fā)明采用鐵磁納米線與有機(jī)碳源經(jīng)溶液沉積和高溫退火制備以鐵磁納米線為內(nèi)核、碳為外殼的碳包覆鐵磁納米線的結(jié)構(gòu)核殼結(jié)構(gòu)，制備過程更加簡(jiǎn)單易行，所用原料均為廉價(jià)常見原料，制備成本較低；制備的核殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)磁性納米線，具有優(yōu)異的抗氧化性、耐腐蝕性和吸波性能，在微波吸收與屏蔽、電催化，汽車尾氣凈化、柔性透明導(dǎo)電薄膜、超大規(guī)模集成電路、表面增強(qiáng)拉曼光譜有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料改性技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種一維核殼結(jié)構(gòu)碳包覆鐵磁納米線、制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著科技的進(jìn)步，智能通信系統(tǒng)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、電子探測(cè)設(shè)備等技術(shù)高速發(fā)展。由此產(chǎn)生的電磁波輻射引起廣泛關(guān)注，空間電磁波輻射對(duì)儀器設(shè)備的影響不斷增大，長(zhǎng)時(shí)間暴露在電磁輻射下也會(huì)對(duì)人體健康造成危害。因此，電磁輻射的防治工作變得尤為重要。其中一維納米材料因其高縱橫比的結(jié)構(gòu)特征、出色的機(jī)械變形的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于電磁輻射的防護(hù)領(lǐng)域。

在所有的金屬中，鐵磁金屬較金屬銀、銅等具磁導(dǎo)率較高，磁損耗大，截止頻率高，飽和磁化強(qiáng)度高，溫度穩(wěn)定性好等優(yōu)異性能，是一類很有發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景的吸波材料。鐵磁性納米線具有納米級(jí)別的尺寸與獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，使得鐵磁性納米線表現(xiàn)出許多體相材料不具有的獨(dú)特物理效應(yīng)，主要包括小尺寸效應(yīng)、表面界面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)等，因此受到廣大學(xué)者研究探索，并應(yīng)用于微波吸收等領(lǐng)域。鐵磁材料價(jià)格低廉，同時(shí)單分散鐵磁性納米線具有較好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱和機(jī)械性能和突出的電磁特性。但是鐵磁性納米線金屬材料具有非?；顫姷幕瘜W(xué)性質(zhì)，在自然條件下容易被氧化，這就會(huì)破壞材料原有的電磁吸收性能。中國(guó)專利CN201810949570.3公開了一種雙金屬鈷基核殼材料的制備方法，采用原位金屬置換法，制得了以Co為核，Ag或Cu為殼的復(fù)合型雙金屬鈷基殼材料，但是該材料的制備存在高溫能耗大、對(duì)設(shè)備要求嚴(yán)格、條件苛刻、微波吸收性能不好、易氧化等缺點(diǎn)。因此開發(fā)簡(jiǎn)易的、吸波性能優(yōu)良的鐵磁性納米線新材料是目前科研人員研究的新方向。

有鑒于此，特提出本申請(qǐng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有鐵磁性納米線存在抗氧化及微波吸收性能差，制備過程復(fù)雜等問題，目的在于提供一種一維核殼結(jié)構(gòu)碳包覆鐵磁納米線、制備方法及其應(yīng)用。本發(fā)明利用鐵磁金屬較銀、銅等金屬對(duì)碳的結(jié)合能低，采用鐵磁性納米線與有機(jī)碳源經(jīng)溶液沉積和高溫退火的方法制備以鐵磁納米線為內(nèi)核、石墨化晶化程度較低的無(wú)定型碳為外殼的碳包覆鐵磁納米線的結(jié)構(gòu)核殼結(jié)構(gòu)，制備過程更加簡(jiǎn)單易行，所用原料均為廉價(jià)常見原料，制備成本較低；制備的核殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)磁性納米線，具有優(yōu)異的抗氧化性、耐腐蝕性和吸波性能，在微波吸收與屏蔽、電催化，汽車尾氣凈化、柔性透明導(dǎo)電薄膜、超大規(guī)模集成電路、表面增強(qiáng)拉曼光譜等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種一維核殼結(jié)構(gòu)的碳包覆鐵磁納米線，包括鐵磁納米線，鐵磁納米線外部包覆碳層外殼形成一維核殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)磁性納米線；所述鐵磁納米線為Fe、Co、Ni或者任意兩者合金或三者合金中的一種；所述鐵磁性納米線中鐵磁核和C殼層的摩爾比為1～3:1。

本發(fā)明利用鐵磁金屬較銀、銅等對(duì)碳的結(jié)合能低，容易實(shí)現(xiàn)碳包覆鐵磁納米線的特點(diǎn)，通過在鐵磁納米線外包覆無(wú)定型碳層，能夠明顯克服鐵磁納米線易氧化的缺點(diǎn)，提高了材料的抗氧化性和抗腐蝕性；高溫退火形成的石墨化晶化程度較低的無(wú)定型碳包鐵的核殼結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了介電損耗的碳材料與磁損耗的鐵磁納米線的結(jié)合，既構(gòu)筑了異質(zhì)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了界面極化、偶極極化，又優(yōu)化了阻抗匹配，從而提高了鐵磁性納米線的電磁吸波性能。