一种铁酸钡@PANI复合吸波材料的制备方法与流程

本发明属于材料学制备技术领域，涉及一种铁酸钡@pani复合吸波材料的制备方法。

背景技术

随着电子系统及信息科技在电磁波的千兆赫兹范围内迅速发展，电磁波污染日益严重，对人们的日常生活产生了严重的影响。此外，在现代国防军事领域中，随着各种雷达、红外等先进探测器及精确制导武器的不断更新，对现代作战中的飞机、坦克和导弹等武器装备系统的要求也越来越高，这使得隐身技术越来越成为当代电子战争的重要组成部分之一。因此，研究新型吸波材料对于人们的日常生活、电子通讯和国防军事等方面的迫切的应用价值。

导电高聚物聚苯胺具有良好的化学稳定性，较高的导电率以及较强的极性等优点，因而备受人们关注。将介电型导电聚合物与磁损耗型铁氧体微粒进行复合之后，可以同时具备导电性和磁性能，有效地实现了介电常数和磁导率的可控调节，可得到吸波性能优异、相对质轻的复合吸波材料。单一的磁性材料如bafe12o19在2～18ghz频率范围内的电磁吸收性能都很有限。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种铁酸钡@pani复合吸波材料的制备方法，该方法是以一步原位聚合法，以bafe12o19为粉体，过硫酸铵为引发剂，制备得到吸波性能优异的bafe12o19@pani复合吸波材料，制备工艺简单且环境友好。

为实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：

一种铁酸钡@pani复合吸波材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将盐酸与bafe12o19粉体超声后，然后于-3～-5℃下搅拌均匀后加入苯胺，搅拌均匀，得到混合溶液；

2)将过硫酸铵溶解到盐酸中，搅拌均匀，然后滴加到混合溶液中，于-3～-5℃下搅拌8～12h，洗涤，干燥，得到铁酸钡@pani复合吸波材料。

本发明进一步的改进在于，步骤1)与步骤2)中盐酸的浓度为0.5～1mol/l，步骤1)中盐酸与bafe12o19粉体的比为30～60ml：1.0～2.0g。

本发明进一步的改进在于，过硫酸铵与盐酸的比为200～600ul：5～10ml。

本发明进一步的改进在于，过硫酸铵与bafe12o19粉体的比为200～600ul：1.0～2.0g。

本发明进一步的改进在于，步骤1)中超声的功率为600w，时间为20～30min。

本发明进一步的改进在于，步骤1)中bafe12o19粉体是通过以下过程制备：

1)按bafe12o19化学式计量比称量baco3和fe2o3，进行球磨，然后干燥、过60目筛，得到混合粉体a1；

2)将步骤1)中得到的混合粉体a1与熔盐按质量比1:1进行混合，进行球磨，然后干燥、过60目筛，得到混合粉体b1；

3)将步骤2)得到的混合粉体b1于1000～1100℃煅烧2-4h，抽滤、洗涤后得到bafe12o19前驱粉体，

4)将得到的bafe12o19前驱粉体与fe2o3和bacl2·2h2o搅拌混合，然后将混合粉体于马弗炉中1000～1200℃煅烧6～8h，抽滤、洗涤、干燥得到片状铁酸钡粉体；其中，fe2o3和bacl2·2h2o按质量比1:1.5～2，fe2o3和bafe12o19前驱体摩尔比为500:1。

本发明进一步的改进在于，熔盐为kcl和nacl的混合物。

本发明进一步的改进在于，kcl和nacl的质量比为1:1。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果：本发明不采用任何有机掺杂剂和表面活性剂，通过简单和环境友好的一步原位聚合法，以bafe12o19为粉体，过硫酸铵为引发剂，将单一的磁性bafe12o19与介电型导电聚合物pani复合，调控复合材料的介电常数，达到更好的阻抗匹配，得到的bafe12o19@pani复合吸波材料的电磁吸收能力有明显的改善，且密度明显要比单一磁性材料低，有利于制备出轻质电磁吸收材料。当pani加入量为600ul时，bafe12o19@pani复合吸波材料在厚度为2.3mm时，吸波反射损耗可达到-48.76db。

进一步的，制备bafe12o19粉体时，采用摩尔比ba：fe＝1:11～11.5的比例，更易制备出纯相bafe12o19粉体，不易出现fe2o3杂相。

附图说明

图1为bafe12o19@pani吸波复合材料的xrd图。

图2为bafe12o19@pani吸波复合材料的sem图。

图3为bafe12o19@400ulpani吸波复合材料厚度为2.1mm时，所得的反射损耗图。

图4为bafe12o19@400ulpani吸波复合材料厚度为2.2mm时，所得的反射损耗图。

图5为bafe12o19@600ulpani吸波复合材料厚度为2.2mm时，所得的反射损耗图。

图6为bafe12o19@600ulpani吸波复合材料厚度为2.3mm时，所得的反射损耗图。

具体实施方式

下面结合附图通过具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

一种bafe12o19@pani复合吸波材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按摩尔比ba:fe＝1:11.5称量总量为25g的baco3和fe2o3进行球磨，450r/min，球磨4h，然后干燥、过60目筛，得到混合粉体a1。

(2)将得到的混合粉体a1与熔盐按质量比1:1进行混合，450r/min，球磨12h，进行第二次球磨混合，然后干燥、过60目筛，得到混合粉体b1。其中，熔盐为kcl和nacl的混合物，kcl和nacl的质量比为1:1。

(3)将得到的混合粉体b1于1000℃煅烧2h，然后抽滤、洗涤、干燥得到bafe12o19前驱粉体。

(4)用电子天平称量10g的bacl2·2h2o和5g的fe2o3，然后加入0.007g的bafe12o19前驱粉体进行搅拌，将混合粉体于马弗炉中1200℃煅烧8h，抽滤、洗涤、干燥得到片状bafe12o19粉体。

(5)将30ml浓度为0.5mol/l的盐酸与1.0gbafe12o19粉体在功率为600w的超声机中进行混合超声20min，然后放入-3℃冰浴中用搅拌器搅拌30min。

(6)将200ul的苯胺缓慢滴加到上述步骤(5)中的搅拌液中，并用搅拌器搅拌30min，得到悬浮液。

(7)称取1.95mol过硫酸铵溶解到5ml浓度为1mol/l浓度的盐酸中，搅拌15min。

(8)将步骤(7)中的溶液缓慢滴加到步骤(6)中的悬浮液中，并在-3℃冰浴下用搅拌器持续搅拌8h，将得到的深绿色悬浮液进行水、醇洗涤，然后在60℃烘箱中干燥24h，最终得到bafe12o19@pani复合吸波材料。

从图1中可以看出，制备得到的bafe12o19@pani复合粉体的xrd图中无杂相，结晶性良好。

从图2中可以看出，在bafe12o19表面粗糙，包覆有聚苯胺。

从图3中可以看出，bafe12o19@400ulpani复合吸波材料厚度为2.1mm时在13.46ghz时，最大反射损耗-28.53db，-10db以下的吸收频带宽度为4.72ghz。

从图4中可以看出，bafe12o19@400ulpani复合吸波材料在厚度为2.2mm时，在12.81ghz时，最大反射损耗-43.10db，-10db以下的吸收频带宽度为4.34ghz。

从图5中可以看出，bafe12o19@600ulpani复合吸波材料在厚度为2.2mm时，在12.01ghz时，最大反射损耗-32.58db，-10db以下的吸收频带宽度为3.03ghz。

从图6中可以看出，bafe12o19@600ulpani复合吸波材料在厚度为2.3mm时，在11.70ghz时，最大反射损耗-48.76db，-10db以下的吸收频带宽度为3.19ghz。

实施例2

一种bafe12o19@pani复合吸波材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按摩尔比ba:fe＝1:11称量总量为25g的baco3和fe2o3进行球磨，450r/min，球磨4h，然后干燥、过60目筛，得到混合粉体a1。

(2)将得到的混合粉体a1与熔盐按质量比1:1进行1混合，450r/min，球磨12h，进行第二次球磨混合，然后干燥、过60目筛，得到混合粉体b1。其中，熔盐为kcl和nacl的混合物，kcl和nacl的质量比为1:1。

(3)将得到的混合粉体b1于1000℃煅烧2h，然后抽滤、洗涤、干燥得到bafe12o19前驱粉体。

(4)用电子天平称量10g的bacl2·2h2o和5g的fe2o3，然后加入0.007g的bafe12o19前驱粉体进行搅拌，将混合粉体于马弗炉中1200℃煅烧8h，抽滤、洗涤、干燥得到片状bafe12o19粉体。

(5)将30ml浓度为0.5mol/l的盐酸与1.0gbafe12o19粉体在功率为600w的超声机中进行混合超声20min，然后放入-3℃冰浴中用搅拌器搅拌30min。

(6)将200ul的苯胺缓慢滴加到上述步骤(5)中的搅拌液中，并用搅拌器搅拌30min，得到悬浮液。

(7)称取1.95mol过硫酸铵溶解到5ml浓度为1mol/l浓度的盐酸中，搅拌15min。

(8)将步骤(7)中的溶液缓慢滴加到步骤(6)中的悬浮液中，并在-3℃冰浴下用搅拌器持续搅拌8h，将得到的深绿色悬浮液进行水、醇洗涤，然后在60℃烘箱中干燥24h，最终得到bafe12o19@pani复合吸波材料。

实施例3

一种bafe12o19@pani复合吸波材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按摩尔比ba:fe＝1:11.5称量总量为25g的baco3和fe2o3进行球磨，450r/min，球磨4h，然后干燥、过60目筛，得到混合粉体a1。

(2)将得到的混合粉体a1与熔盐按质量比1:1进行1混合，450r/min，球磨12h，进行第二次球磨混合，然后干燥、过60目筛，得到混合粉体b1。其中，熔盐为kcl和nacl的混合物，kcl和nacl的质量比为1:1。

(3)将得到的混合粉体b1于1000℃煅烧2h，然后抽滤、洗涤、干燥得到bafe12o19前驱粉体。

(4)用电子天平称量10g的bacl2·2h2o和5g的fe2o3，然后加入0.007g的bafe12o19前驱粉体进行搅拌，将混合粉体于马弗炉中1200℃煅烧8h，抽滤、洗涤、干燥得到片状bafe12o19粉体。

(5)将30ml浓度为0.5mol/l的盐酸与1.0gbafe12o19粉体在功率为600w的超声机中进行混合超声20min，然后放入-3℃冰浴中用搅拌器搅拌30min。

(6)将200ul的苯胺缓慢滴加到上述步骤(5)中的搅拌液中，并用搅拌器搅拌30min，得到悬浮液。

(7)称取1.95mol过硫酸铵溶解到5ml浓度为1mol/l的盐酸中，搅拌15min。

(8)将步骤(7)中的溶液缓慢滴加到步骤(6)中的悬浮液中，并在-3℃冰浴下用搅拌器持续搅拌8h，将得到的深绿色悬浮液进行水、醇洗涤，然后在60℃烘箱中干燥24h，最终得到bafe12o19@pani复合吸波材料。

实施例4

1)按bafe12o19化学式计量比称量baco3和fe2o3，进行球磨，然后干燥、过60目筛，得到混合粉体a1；

2)将步骤1)中得到的混合粉体a1与熔盐按质量比1:1进行混合，进行球磨，然后干燥、过60目筛，得到混合粉体b1；其中，熔盐为kcl和nacl的混合物，并且kcl和nacl的质量比为1:1。

3)将步骤2)得到的混合粉体b1于1000℃煅烧4h，抽滤、洗涤后得到bafe12o19前驱粉体，

4)将得到的bafe12o19前驱粉体与fe2o3和bacl2·2h2o搅拌混合，然后将混合粉体于马弗炉中1200℃煅烧6h，抽滤、洗涤、干燥得到片状铁酸钡粉体；其中，fe2o3和bacl2·2h2o按质量比1:1.5，fe2o3和bafe12o19前驱体摩尔比为500:1。

5)将0.5mol/l的盐酸与bafe12o19粉体600w下超声20min，然后于-3～-5℃下搅拌均匀后加入苯胺，搅拌均匀，得到混合溶液；其中，盐酸与bafe12o19粉体的比为60ml：1.0g。

6)将过硫酸铵溶解到盐酸中，搅拌均匀，然后滴加到混合溶液中，于-3～-5℃下搅拌8h，洗涤，干燥，得到bafe12o19@pani复合吸波材料。其中，过硫酸铵与盐酸的比为200ul：5ml。过硫酸铵与bafe12o19粉体的比为200ul：2.0g。

实施例5

1)按bafe12o19化学式计量比称量baco3和fe2o3，进行球磨，然后干燥、过60目筛，得到混合粉体a1；

2)将步骤1)中得到的混合粉体a1与熔盐按质量比1:1进行混合，进行球磨，然后干燥、过60目筛，得到混合粉体b1；其中，熔盐为kcl和nacl的混合物，并且kcl和nacl的质量比为1:1。

3)将步骤2)得到的混合粉体b1于1100℃煅烧2h，抽滤、洗涤后得到bafe12o19前驱粉体，

4)将得到的bafe12o19前驱粉体与fe2o3和bacl2·2h2o搅拌混合，然后将混合粉体于马弗炉中1100℃煅烧7h，抽滤、洗涤、干燥得到片状铁酸钡粉体；其中，fe2o3和bacl2·2h2o按质量比1:1.7，fe2o3和bafe12o19前驱体摩尔比为500:1。

5)将0.7mol/l的盐酸与bafe12o19粉体600w下超声30min，然后于-3～-5℃下搅拌均匀后加入苯胺，搅拌均匀，得到混合溶液；其中，盐酸与bafe12o19粉体的比为40ml：2.0g。

6)将过硫酸铵溶解到盐酸中，搅拌均匀，然后滴加到混合溶液中，于-3～-5℃下搅拌12h，洗涤，干燥，得到bafe12o19@pani复合吸波材料。其中，过硫酸铵与盐酸的比为500ul：10ml。过硫酸铵与bafe12o19粉体的比为200ul：1.5g。

实施例6

1)按bafe12o19化学式计量比称量baco3和fe2o3，进行球磨，然后干燥、过60目筛，得到混合粉体a1；

2)将步骤1)中得到的混合粉体a1与熔盐按质量比1:1进行混合，进行球磨，然后干燥、过60目筛，得到混合粉体b1；其中，熔盐为kcl和nacl的混合物，并且kcl和nacl的质量比为1:1。

3)将步骤2)得到的混合粉体b1于1050℃煅烧3h，抽滤、洗涤后得到bafe12o19前驱粉体，

4)将得到的bafe12o19前驱粉体与fe2o3和bacl2·2h2o搅拌混合，然后将混合粉体于马弗炉中1000℃煅烧8h，抽滤、洗涤、干燥得到片状铁酸钡粉体；其中，fe2o3和bacl2·2h2o按质量比1:2，fe2o3和bafe12o19前驱体摩尔比为500:1。

5)将1mol/l的盐酸与bafe12o19粉体600w下超声25min，然后于-3～-5℃下搅拌均匀后加入苯胺，搅拌均匀，得到混合溶液；其中，盐酸与bafe12o19粉体的比为50ml：1.5g。

6)将过硫酸铵溶解到盐酸中，搅拌均匀，然后滴加到混合溶液中，于-3～-5℃下搅拌10h，洗涤，干燥，得到bafe12o19@pani复合吸波材料。其中，过硫酸铵与盐酸的比为600ul：7ml。过硫酸铵与bafe12o19粉体的比为200ul：1.0g。

本发明以bafe12o19为粉体，通过和介电型导电聚合物pani复合，调节复合材料的电磁参数，得到的bafe12o19@pani复合吸波材料在2-18ghz频率范围内的电磁吸收能力有了明显的改善，另外，复合材料的密度明显要比单一磁性材料低，有利于制备出轻质电磁吸收材料。