一种核壳结构吸波材料的制备方法
【专利摘要】本发明属于纳米无机功能材料制备技术领域，涉及一种核壳结构吸波材料的制备方法，先采用水热法合成金属氧化物纳米棒模板，再将合成的金属氧化物纳米棒模板置于去离子水中得到去离子水溶液，再将镍盐和钼盐或镍盐和钴盐依次溶于去离子水溶液中得到混合溶液，然后向混合溶液中加入尿素得到分散液，将分散液倒入聚四氟乙烯反应釜中反应得到复合材料前驱体后依次进行离心分离、清洗、干燥和退火处理得到核壳结构吸波材料；其制备工艺简单可控，重复性好，操作方便，成本低，环境友好、清洁无毒、易于大规模生产，产物结构和形貌特殊，有利于雷达波的吸收。
【专利说明】
一种核壳结构吸波材料的制备方法
技术领域
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[0001]本发明属于纳米无机功能材料制备技术领域，涉及一种核壳结构吸波材料的制备方法，特别是一种金属氧化物纳米棒@双金属氧化物纳米片核壳结构复合材料的制备方法，该材料既能充分利用金属氧化物及双金属氧化物优良的介电损耗性能，又能有效结合复合材料异质结构、双金属氧化物片状结构的特点，使电磁波既能有效进入吸收体，又可快速转换为热能消耗掉，达到有效吸收电磁波及战斗隐身的目的，该复合材料具有较好的吸收电磁波的性能，具有广泛的潜力和应用前景。
【背景技术】
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[0002]现代生活各种电子产品使用频繁，带给人们生活便利的同时也带来了电磁辐射和电磁污染，并对人们的生活和健康产生影响和危害，因此迫切需要研制出性能优良的微波吸收材料(简称吸波材料)，以降低电磁污染，减少环境危害。吸波材料的另一个重要应用是作为隐身材料转入军事对抗中，现代战争中，武器装备隐身化能够打破现有的攻防格局，提高武器的生存力和作战效能，是战时生存的重要技术条件，各军事强国均投入大量财力、物力开展此方面的研究，因此制备吸波性能优良的隐身材料在现代战争中具有非常重要战略意义。吸波材料在民用、商用及军事领域的广泛应用前景，一直是人们研究的热点和难点。
[0003]纳米材料比表面积大、表面原子悬键较多，从而使界面极化和多重散射成为重要的吸波机制，同时量子尺寸效应使纳米粒子的电子能级发生分裂，而分裂的能级间隔正处于与微波对应的能量范围(10—[10—5eV)内，从而产生新的吸波效应，因此纳米材料具有传统吸波材料不可比拟的吸波优势。金属氧化物及双金属氧化物都是性能优良的介电损耗型吸波材料，将二者复合形成纳米核壳结构材料既可充分利用二者较好的介电性能，又能产生新的协同效应;同时，核壳的异质结构能产生更多的界面极化，片状的壳层形貌利于多重散射，这些因素都能有效提高电磁波的吸收，因此该复合材料具有远远大于单一吸波材料的更好性能，达到了新型吸波材料所提出的吸收强、比重轻、频带宽、结构稳定、易于合成等多个优点。
【发明内容】
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[0004]本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种金属氧化物纳米棒@双金属氧化物纳米片核壳结构复合材料的制备方法，采用金属氧化物纳米棒为模板制备金属氧化物纳米棒@双金属氧化物纳米片核壳结构复合材料，充分利用了金属氧化物及双金属氧化物优良的介电损耗性能，又结合特殊的核壳及片状外壳的结构特征，使制备的复合材料具有较高的微波吸收性能。
[0005]为了实现上述目的，本发明的具体制备工艺过程为:
[0006](I)制备金属氧化物纳米棒模板:采用水热法合成金属氧化物纳米棒模板，金属氧化物纳米棒包括二氧化锰(MnO2)、二氧化锡(SnO2)、四氧化三钴(Co3O4)、氧化钼(MoO3)和氧化钨(WO3);
[0007](2)制备复合材料前驱体:将合成的金属氧化物纳米棒模板置于去离子水中搅拌I?2小时得到去离子水溶液，再将镍盐和钼盐按照摩尔比为1:1的比例依次溶于去离子水溶液中搅拌至完全溶解得到混合溶液，混合溶液中镍盐和钼盐的浓度均为0.01?4mol/L，然后向混合溶液中加入尿素搅拌分散30min得到尿素浓度为0.01?lmol/L的分散液，将分散液倒入聚四氟乙烯反应釜中，置于80?180°C温度条件下反应I?6小时，自然冷却至室温，得到复合材料前驱体；
[0008](3)将步骤(2)得到的复合材料前驱体离心分离，用去离子水清洗3?5次，放入60?80 °C的烘箱中干燥2?3小时或冷冻干燥后得到金属氧化物纳米棒O双金属氧化物纳米片核壳结构吸波材料的前驱体；
[0009](4)将步骤(3)得到的产物在300?500°C下退火处理I?5小时，所通气氛为氮气、氩气或空气，反应结束后得到金属氧化物纳米棒@双金属氧化物纳米片核壳结构吸波材料。
[0010]本发明所述镍盐和钼盐能用镍盐和钴盐代替，在步骤(2)中混合溶液中镍盐和钴盐的浓度为0.01?411101/1，摩尔比为1:2。
[0011]本发明所述镍盐为硝酸镍、氯化镍或乙酸镍，钼盐为钼酸钠或钼酸铵，钴盐为硝酸钴、氯化钴或乙酸钴。
[0012]本发明制备的金属氧化物纳米棒O双金属氧化物纳米片核壳结构吸波材料中，金属氧化物纳米棒的形貌为棒状，直径为20nm?2μηι，长度为1nm?200μηι，附着在金属氧化物纳米棒上的双金属纳米片的厚度为1nm?Ιμπι，呈现为片状。
[0013]本发明与现有技术相比，其制备工艺简单可控，重复性好，操作方便，成本低，、环境友好、清洁无毒、易于大规模生产，产物结构和形貌特殊，有利于雷达波的吸收，制备的核壳结构吸波材料结构特殊，能利用多重散射有效把电磁波捕捉到吸收体内，利用界面极化提高吸收效率;组分较多，能利用多重有效成分吸收电磁波，利用异质成分提高空间极化的几率提高吸波性能。
【附图说明】
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[0014]图1为本发明实施例1制备的二氧化锰纳米棒模板(a)及MnO2ONiMoO4核壳复合材料的扫描电子显微镜(SEM)图片(b)。
[0015]图2为本发明实施例2制备的二氧化锰纳米棒模板(a)及MnO2ONiCo2O4核壳复合材料的扫描电子显微镜(SEM)图片(b)。
[0016]图3为本发明实施例1制备的MnO2ONiMoO4核壳复合材料吸波性能测试曲线示意图。【具体实施方式】:
[0017]下面通过实施例并结合附图作进一步说明。
[0018]实施例1:
[0019]本实施例以乙酸镍、钼酸铵、尿素、二氧化锰纳米棒为原料制备MnO2ONiMoO4核壳复合材料，其具体制备过程为:
[0020](I)采用水热法制备二氧化锰纳米棒；
[0021](2)将150mg二氧化锰纳米棒置于50mL去离子水中，超声2h，得出分散均匀的二氧化猛纳米棒悬浮液，浓度为3g/L ；
[0022](3)称取500mg乙酸镍溶于二氧化猛纳米棒悬浮液中，再称取400mg钼酸胺和400mg尿素分别溶于上述溶液中，搅拌至完全溶解得到分散好的溶液；
[0023](4)将分散好的溶液倒入10mL聚四氟乙烯反应釜中，升温至160°C后保温I小时进行反应后，自然冷却至室温；
[0024](5)将步骤(4)得到的产物用去离子水清洗3-5次，离心分离后放置于70°C烘箱中干燥3小时(或冷冻干燥)，得到MnO2ONiMoO4核壳复合材料的前驱体；
[0025](6)将MnO2ONiMoO4核壳复合材料的前驱体置于400°C管式炉中，空气气氛退火2小时后可得到MnO2ONiMoO4核壳复合材料。
[0026]实施例2:
[0027]本实施例以硝酸钴、硝酸镍、尿素、二氧化锰纳米棒为原料制备MnO2ONiCo2O4核壳复合材料，其具体制备过程为:
[0028](I)采用水热法制备二氧化锰纳米棒；
[0029](2)将150mg二氧化锰纳米棒置于50mL去离子水中，超声2h，得出分散均匀的二氧化猛纳米棒悬浮液，浓度为3g/L ；
[0030](3)称取582mg硝酸镍溶于二氧化锰纳米棒悬浮液中，再称取1164mg硝酸钴和1441mg尿素分别溶于上述溶液中，搅拌至完全溶解得到分散好的溶液；
[0031](4)将分散好的溶液倒入10mL聚四氟乙烯反应釜中，升温至160°C后保温I小时进行反应后，自然冷却至室温；
[0032](5)将步骤(4)得到的产物用去离子水清洗3-5次，离心分离后放置于70°C烘箱中干燥3小时(或冷冻干燥)，得到MnO2ONi Co2O4核壳复合材料的前驱体；
[0033](6)将MnO2ONiCo2O4核壳复合材料的前驱体置于400 °C管式炉中，空气气氛退火2小时后可得到MnO2ONi Co2O4核壳复合材料。
【主权项】
1.一种核壳结构吸波材料的制备方法，其特征在于具体制备工艺过程为: (1)制备金属氧化物纳米棒模板:采用水热法合成金属氧化物纳米棒模板； (2)制备复合材料前驱体:将合成的金属氧化物纳米棒模板置于去离子水中搅拌I?2小时得到去离子水溶液，再将镍盐和钼盐按照摩尔比为1:1的比例依次溶于去离子水溶液中搅拌至完全溶解得到混合溶液，混合溶液中镍盐和钼盐的浓度均为0.01?4mol/L，然后向混合溶液中加入尿素搅拌分散30min得到尿素浓度为0.01?lmol/L的分散液，将分散液倒入聚四氟乙烯反应釜中，置于80?180°C温度条件下反应I?6小时，自然冷却至室温，得到复合材料前驱体； (3)将步骤(2)得到的复合材料前驱体离心分离，用去离子水清洗3?5次，放入60?80°C的烘箱中干燥2?3小时或冷冻干燥后得到金属氧化物纳米棒O双金属氧化物纳米片核壳结构吸波材料的前驱体； (4)将步骤(3)得到的产物在300?500°C下退火处理I?5小时，所通气氛为氮气、氩气或空气，反应结束后得到金属氧化物纳米棒@双金属氧化物纳米片核壳结构吸波材料。2.根据权利要求1所述核壳结构吸波材料的制备方法，其特征在于金属氧化物纳米棒包括二氧化猛、二氧化锡、四氧化三钴、氧化钼和氧化妈。3.根据权利要求1所述核壳结构吸波材料的制备方法，其特征在于所述镍盐和钼盐能用镍盐和钴盐代替，在步骤(2)中混合溶液中镍盐和钴盐的浓度为0.0I?4mol/L，摩尔比为1:2。4.根据权利要求1所述核壳结构吸波材料的制备方法，其特征在于所述镍盐为硝酸镍、氯化镍或乙酸镍，钼盐为钼酸钠或钼酸铵，钴盐为硝酸钴、氯化钴或乙酸钴。5.根据权利要求1所述核壳结构吸波材料的制备方法，其特征在于制备的金属氧化物纳米棒O双金属氧化物纳米片核壳结构吸波材料中，金属氧化物纳米棒的形貌为棒状，直径为20nm?2μηι，长度为1nm?200μηι，附着在金属氧化物纳米棒上的双金属纳米片的厚度为10]11]1?]^111，呈现为片状。
【文档编号】C09K3/00GK105885784SQ201610239812
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月18日
【发明人】刘敬权, 王晓霞
【申请人】青岛大学