基复合粉体及制备方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于材料科学领域，涉及一种BaFei20i9基复合粉体及制备方法。
【背景技术】
[0002]近年来，随着科学技术的发展，大量的电子设备进入日常生活，电磁辐射污染日益严重。恶化的电磁环境不仅会干扰电子仪器、设备的正常工作，而且会影响人类的健康。军事上，武器装备的国际竞争日趋激烈，由于现代探测技术和精确制导武器的迅速发展，给武器的生存造成了极大的威胁，因此研究武器的隐身势在必行。而吸波材料正是军事隐身微波暗室微波通讯电磁信息泄漏防护电磁干扰防护电磁辐射防护等国防军工与民用技术领域中的关键材料之一，特别是近年电磁屏蔽隐身技术的发展，使吸波材料的研究日益为人们所重视。因此，研发出具有优良吸波性能的材料具有十分重要的意义。在众多吸波材料中，铁氧体由于具有吸收强、吸收频带宽、成本低廉、制备工艺简单等优点外，还因为其较好的频率特性，适合制作匹配层，而具有良好的应用前景。BaFe12O19是一种M型钡铁氧体，具有片状结构，具有较高的磁晶各向异性等效场和自然共振频率、矫顽力也比较高，是一种硬磁性材料，有着独特的电磁性能。尖晶石结构的CoFe2O4是一种重要的铁酸盐，具有亚铁磁性，被广泛用于许多领域，如铁磁流体，磁药物传输，磁高密度信息存储。CaFe2O4是正斜方晶结构，表现出P型半导体的传导特性。BaFei6027/CaFe204/CoFe204复合粉体是以磁损耗为主，通过向其中加入导电聚合物聚苯胺(PANI)来提高其电损耗，使磁损耗和电损耗相匹配，从而提高其吸波性能。单一的铁氧体不能满足其具有优异的磁性能，聚苯胺优良的导电性使其阻抗匹配特性差，单独使用时吸波性能较差，通过将不同类型的吸波材料复合，改善阻抗匹配特性是一种有效的提高其吸波性能的方法。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种具有优良吸波性能的BaFe12O19基复合粉体及制备方法，该复合粉体的反射损耗可达到-23?-38dB，并且该复合粉体的制备工艺简单。
[0004]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0005]—种BaFe12O19基复合粉体，该复合粉体的反应合成表达式为PANIABaFe12O19/CaFe2O4/ (l_x) CoFe2O4，其中 x为 0.6 ?0.9。
[0006]该复合粉体的反应合成表达式为PANI/xBaFei2019/CaFe204/(l-x)CoFe204，其中X为0.7?0.9o
[0007]该复合粉体的反应合成表达式为PANIABaFe12O19ZtaFe2OV(1-X)CoFe2O4,其中X为0.8?0.9o
[0008]—种BaFe12O19S复合粉体的制备方法，包括以下步骤:
[0009]I)将BaFe12OWCaFe2O4复合粉体与纳米铁酸钴粉体按质量比X: (1-x)混合均匀后，在480?550°C下进行热处理3?5小时，得到XBaFe12OWCaFe2CW(1-X)CoFe2O4复合粉体；其中，x为0.6?0.9 ；
[0010]2)将xBaFe12019/CaFe204/(I_x)CoFe2O4复合粉体溶于盐酸溶液中，搅拌均匀后加入苯胺;再在冰水浴条件下加入过硫酸铵的盐酸溶液，反应10?15小时后，洗涤、干燥，得到PANI/xBaFei20i9/CaFe204/( l-x)CoFe204复合粉体；其中，x为0.6 ?0.9 ； XBaFei2Oi9ZCaFe2O4/(1-X)CoFe2O4复合粉体与苯胺的比为(0.4?0.6)g:0.5mL;过硫酸铵和苯胺的摩尔比是(0.8?1.2):10
[0011 ] 所述步骤I)中BaFei20i9/CaFe204复合粉体通过以下方法制备:按BaFei20i9、CaFe2〇4的摩尔比为 1:2，将分析纯的Ba(N03)、Ca(N03)2.4H20、Fe(N03)3.9H20以及C6H8O7.H2O溶于去离子水中，然后滴加氨水调节PH值到6.8?7.3，在75?85°C下搅拌均匀后烘干得到干凝胶;再将得到的干凝胶研磨，并在900?1000°C下煅烧并保温3?4个小时，得到BaFe12O19/CaFe204复合粉体。
[0012]所述步骤2)中搅拌的时间为30?60分钟。
[0013]所述步骤2)中盐酸溶液的浓度为lmol/L;xBaFe12019/CaFe204/(l-x)CoFe204复合粉体与盐酸溶液的比为Ig: (80?100)mL。
[0014]所述步骤2)中过硫酸铵的盐酸溶液通过以下方法制得:将过硫酸铵加入到浓度为lmol/L盐酸溶液中，得到过硫酸铵的盐酸溶液。
[0015]所述步骤2)中xBaFei20ig/CaFe204/(l_x)CoFe204复合粉体与过硫酸钱的盐酸溶液的比为lg:(8?12)mL。
[0016]所述洗涤采用蒸馏水、乙醇反复洗涤直到滤液呈无色;干燥的温度是50?80°C，时间是12?18小时；
[0017]干燥是在真空干燥箱中进行的。
[0018]与现有技术相比，本发明具有的有益效果:本发明通过将BaFe12019/CaFe204复合粉体与纳米铁酸钴粉体混合后进行处理，然后在冰水浴条件下加入苯胺，反应后得到PANI/XBaFei2Oi9ZCaFe2O4/ (I _x) CoFe2O4复合粉体，本发明中随着CoFe2O4含量的增加，复合粉体的界面增大，同时不同材料间的协同效应可以提高偶极子和界面极化从而使介电损耗增强，阻抗匹配特性提高，以达到优化吸波性能的目的。本发明的复合粉体具有优良的吸波性能，反射损耗可达到-23?-38dB，并且复合粉体的制备工艺简单。
【附图说明】
[0019]图1为当BaFe12019/CaFe204的质量比为90%，CoFe204的质量比为10%时复合粉体的XRD 图。
[0020]图2为当BaFe12019/CaFe204的质量比为80%，CoFe204的质量比为20%时复合粉体的XRD 图。
[0021]图3为当BaFe12019/CaFe204的质量比为70%，CoFe204的质量比为30%时复合粉体的XRD 图。
[0022]图4为当BaFe12019/CaFe204的质量比为60%，CoFe204的质量比为40%时复合粉体的XRD 图。
[0023]图5为当BaFe12019/CaFe204的质量比为90%，CoFe204的质量比为10%时复合粉体的磁滞回线。
[0024]图6为当BaFe12019/CaFe204的质量比为80%，CoFe204的质量比为20%时复合粉体的磁滞回线。
[0025]图7为当BaFe12019/CaFe204的质量比为70%，CoFe204的质量比为30%时复合粉体的磁滞回线。
[0026]图8为当BaFe12019/CaFe204的质量比为60%，CoFe204的质量比为40%时复合粉体的磁滞回线。
[0027]图9为当BaFe12019/CaFe204的质量比为90%，CoFe204的质量比为10%时复合粉体的反射损耗图。
[0028]图10为当BaFe12019/CaFe204的质量比为80%，CoFe204的质量比为20%时复合粉体的反射损耗图。
[0029]图11为当BaFe12019/CaFe204的质量比为70%，CoFe204的质量比为30%时复合粉体的反射损耗图。
[0030]图12为当BaFe12019/CaFe204的质量比为60%，CoFe204的质量比为40%时复合粉体的反射损耗图。
【具体实施方式】
[0031 ]下面通过具体实施例对本发明进行详细说明。
[0032]实施例1
[0033]I)按BaFe12019、CaFe204的摩尔比为1:2，将分析纯的8&003)、03(^)3)2.4H20、Fe(NO3)3.9H20以及C6H8O7.H20(柠檬酸)溶于去离子水中，然后滴加氨水调节pH值到6.8，在85°C下搅拌均匀后烘干得到干凝胶;再将得到的干凝胶研磨，并在950°C下煅烧并保温3.5个小时，得到BaFe12019/CaFe204复合粉体。
[0034]2)将BaFei20i9/CaFe204复合粉体与商业的纳米铁酸钴粉体按质量比x:(l-x)混合均匀后，在500°C下进行热处理4小时，得到xBaFe12019/CaFe204/(l-x)CoFe204复合粉体；其中^为0.9;
[0035]3)将Ig xBaFei20i9/CaFe204/(l-x)CoFe2C>4复合粉体溶于10mL的lmol/L的盐酸溶液中，搅拌30分钟后加入苯胺;再在冰水浴条件下加入1mL过硫酸铵的盐酸溶液，反应15小时后，采用蒸馏水、乙醇反复洗涤直到滤液呈无色，在真空干燥箱中于50°C下干燥18小时，得到 PANI/xBaFei20i9/CaFe204/ (l_x) CoFe2O4 复合粉体;其中，x为0.9 ； XBaFei2Oi9ZCaFe2O4/(1-x )CoFe204复合粉体与苯胺的比为0.5g: 0.5mL ；过硫酸钱的盐酸溶液通过以下方法制得:将过硫酸铵加入到浓度为Imo 1/L盐酸溶液中，得到过硫酸铵的盐酸溶液。过硫酸铵和苯胺的摩尔比是1:1。
[0036]参见图1，由图1可以看出，由于PANI是非晶态，复合材料中只含有BaFe12019、CaFe2O4和CoFe2O4三相，无其它杂相存在。
[0037]参见图5，由图5可以看出，矫顽场为4506.27(0e)，饱和磁化强度为17.65(emu/g)。
[0038]参见图9，由图9可以看出，在6.9?14.0千兆赫兹时有明显的吸收峰，反射损耗最大为-23.7dB。
[0039]实施例2
[0040]I)按BaFe12019、CaFe204的摩尔比为1:2，将分析纯的8&003)、03(^)3)2.4H20、Fe(NO3)3.9H20以及C6H8O7.H20(柠檬酸)溶于去离子水中，然后滴加氨水调节pH值到7，在80°C下搅拌均匀后烘干得到干凝胶;再将得到的干凝胶研磨，并在1000°C下煅烧并保温3个小时，得到BaFe12019/CaFe204复合粉体。
[0041 ] 2)将BaFei20i9/CaFe204复合粉体与商业的纳米铁酸钴粉体按质量比x:(l-x)混合均匀后，在480°C下进行热处理5小时，得到xBaFe12019/CaFe204/(l-x)CoFe204复合粉体；其中^为0.8;
[0042]3)将Ig xBaFei20i9/CaFe204/(l-x)CoFe204复合粉体溶于10mL的lmol/L的盐酸溶液中，搅拌40分钟后加入苯胺;再在冰水浴条件下加入1mL过硫酸铵的盐酸溶液，反应12小时后，采用蒸馏水、乙醇反复洗涤直到滤液呈无色，在真空干燥箱中于60°C下干燥14小时，得到 PANI/xBaFei20i9/CaFe204