专利名称：一种四角状氧化锌/铁氧体薄膜材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种四角状氧化锌/铁氧体薄膜材料及其制备方法，特别是涉及一种 在四角状氧化锌晶须表面化学镀镀覆铁氧体薄膜制备四角状氧化锌晶须/铁氧体薄膜材 料的方法。
背景技术：
氧化锌是一种多功能金属氧化物材料，被广泛地应用在化工、轻工、电子等各领 域。四角状氧化锌晶须除有与ZnO粉体材料相似的半导体、压电和抗菌等功能外，还由于 其结构的特殊性而具有高强度、高模量、而高温、耐磨、减震、降噪等功能特性。在5-lSGHz 波段内，其吸波量为5-16. 68dB，为介电损耗型材料。此外，氧化锌晶须的表观比重公为 0. 01-0. 5，用其制作吸波材料，将比其它绝大多数吸波材料轻1-2个数量级。铁氧体是目前使用最为广泛的一种吸波材料，但是由于其密度大，应用范围受到 了一定的限制，铁氧体与其它轻质材料的复合，是得到轻质高性能吸波材料的有效途径之 一。铁氧体的制备目前主要有烧结法、自蔓延燃烧法等，一般需要高温。铁氧体化学镀是一种区别于传统化学镀的工艺，它是一种能在低温(小于IOiTC ) 条件下，从溶液中直接将铁氧体镀覆在基体上的化学镀方法。这使得在耐热性能差的颗粒 或粉末状基体上镀覆铁氧体薄膜进而制备高性能吸波材料变为可能。在四角状氧化锌晶须的表面进行化学镀镀覆铁氧体薄膜，在低温下制备四角状氧 化锌晶须/铁氧体薄膜材料，是制备高性能吸波材料的有效方法。
发明内容
本发明成功制备得到了一种性能良好的吸波材料，具体发明内容如下四角状氧化锌晶须可以采用氧化法制得。基本工艺为将陶瓷坩埚放入马弗炉，加 热至1000°C。将锌粉与铁粉按一定比例放入坩埚中，保温5min后，关闭马弗炉，取出坩埚空 冷至室温，即能得到产物。四角状氧化锌晶须也可以通过商家购买获得。一般四角状氧化锌晶须的尺寸在0. 5-10微米，优选在1-8微米，特别优选在2-4 微米。本发明通过化学镀方法，获得了一种表面覆有一层铁氧体的四角状氧化锌晶须， 铁氧体层的厚度为Ι-lOOnm，优选为10-90nm，特别优选为30-50nm ；上述表面覆有一层铁氧体(Fe3O4)的四角状氧化锌晶须的化学镀方法为(1)取四角状氧化锌晶须0. 2-lg，用水反复冲洗；(2)向带有搅拌装置的反应容器中加入100_150mL水，并通入保护性气体，加热至 60-80 0C ；(3)保温并加入四角状氧化锌晶须，搅拌；(4)以1 2ml/min和4 5ml/min的添加速率分别滴加0. 2 0. 4mol/L的 FeCl2 · 4H20溶液IOmL,以及60mL以1 2体积比混合的3 5mol/L的CH3COONH4溶液和2-3g/L的NaNO2溶液，并实时控制反应容器中反应液的pH在7-8之间；(5)保温反应IOmin以上，反应完后反复过滤冲洗获得产品。其中步骤(2)中反应容器优选为四口烧瓶，保护性气体为氮气或惰性气体；步骤(3)中搅拌速度为200-500r/min，优选用 300_400r/min ；步骤(4)控制pH时，使用pH计测量反馈镀液pH值，滴加pH调整剂以保持整个化 学镀过程中溶液PH在指定pH范围内，pH调整剂为NaOH溶液，氨水或其它不影响工艺进行 的碱性溶液；所有步骤中使用的水均为去离子水。将制备获得的若干试样进行XRD测试，有关于Fe3O4和氧化锌的明显特征峰，表明 该产品中含有铁氧体和氧化锌，其后进行SEM观察，可以明显观测到晶须表面有铁氧体薄 膜生成，通过测量可以获得四角状氧化锌晶须表面的铁氧体厚度。本发明实现了在低温(60-80°C )下对四角状氧化锌晶须进行铁氧体化学镀，在四 角状氧化锌晶须表面制备铁氧体薄膜，制备的四角状氧化锌晶须/铁氧体材料具有吸波特 性。该产品可以作为吸波涂层的填料使用，具有广阔的应用前景。
图1是制备获得的四角状氧化锌晶须/铁氧体材料的晶须材料的XRD图；图2是实施例1制备的四角状氧化锌晶须/铁氧体材料的晶须材料的SEM照片；图3是实施例2制备的四角状氧化锌晶须/铁氧体材料的晶须材料的SEM照片；图4是实施例3制备的四角状氧化锌晶须/铁氧体材料的晶须材料的SEM照片；图5是实施例1制备的四角状氧化锌晶须/铁氧体材料与石蜡体积比为9 1混 合，制成同轴试样，测试其电磁参数并根据传输线理论计算得到的不同厚度下产品的反射 率曲线图，频率范围为2 18GHz ；图6是实施例2制备的四角状氧化锌晶须/铁氧体材料与石蜡体积比为9 1混 合，制成同轴试样，测试其电磁参数并根据传输线理论计算得到的不同厚度下产品的反射 率曲线图，频率范围为2 18GHz ；图7是实施例3制备的四角状氧化锌晶须/铁氧体材料与石蜡体积比为9 1混 合，制成同轴试样，测试其电磁参数并根据传输线理论计算得到的不同厚度下产品的反射 率曲线图，频率范围为2 18GHz。
具体实施例方式下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。实施例1(1)取四角状氧化锌晶须0. 2g，用去离子水反复冲洗后备用；(2)向四口烧瓶中加入IOOml去离子水，磁力搅拌并通入保护性气体氮气，加热至 80C ；(3)保温并加入四角状氧化锌晶须，搅拌(300r/min)；(4)以 lmL/min 和 4mL/min 的速率分别滴加 0. 2mol/L 的 FeCl2 · 4H20 溶液 IOmL, 以及60mL以1 2体积比混合的3mol/L的CH3COONH4溶液和2g/L的NaNO2溶液，同时使用PH计测量反馈镀液pH值，同时滴加NaOH溶液以保持整个化学镀过程中四口烧瓶中反应 液液的PH在7-8之间；(5)反应10分钟后，反复用去离子水过滤冲洗获得产品。产品经SEM观察后，铁氧体层的厚度为10-100nm。实施例2(1)取四角状氧化锌晶须lg，用去离子水反复冲洗后备用；(2)向四口烧瓶中加入150ml去离子水，磁力搅拌并通入保护性气体氮气，加热至 70 0C ；(3)温度恒定后，加入四角状氧化锌晶须，搅拌(400r/min)；(4)以 2mL/min 和 5mL/min 的速度分别滴加 0. 4mol/L 的 FeCl2 · 4H20 溶液 IOmL, 以及60mL以1 2体积比混合的5mol/L的CH3COONH4溶液和3g/L的NaNO2溶液，使用pH 计测量反馈镀液PH值，滴加NaOH溶液以保持整个化学镀过程中四口烧瓶中反应液的pH在 7-8之间；(5)反应30分钟，反复用去离子水过滤冲洗获得产品。产品经SEM观察后，铁氧体层的厚度为l-30nm。实施例3(1)取四角状氧化锌晶须0. 5g，用去离子水反复冲洗后备用；(2)向反应容器中加入IOOml去离子水，磁力搅拌并通入保护性气体氮气，加热至 60 0C ；(3)温度恒定后，加入四角状氧化锌晶须，搅拌(300r/min)；(4)以 2mL/min 和 5mL/min 的速度分别滴加 0. 4mol/L 的 FeCl2 · 4H20 溶液 IOmL, 以及60mL以1 2体积比混合的3mol/L的CH3COONH4溶液和2g/L的NaNO2溶液，使用pH 计测量反馈镀液PH值，滴加氨水溶液以保持整个化学镀过程中反应容器中反应液的pH在 7-8之间；(5)反应20分钟，反复用去离子水过滤冲洗获得产品。产品经SEM观察后，铁氧体层的厚度为30-40nm。
权利要求
一种四角状氧化锌晶须，其特征在于在四角状氧化锌晶须的表面镀覆有一层铁氧体。
2.一种如权利要求1所述的四角状氧化锌晶须，其特征在于铁氧体层的厚度为 Ι-lOOnm，优选为 30_40nm。
3.—种如权利要求1所述的四角状氧化锌晶须，其特征在于四角状氧化锌晶须的尺寸 在0. 5-10微米，优选为2-4微米。
4.一种制备如权利要求1-3所述的四角状氧化锌晶须的制备方法，其特征在于，具体 制备方法步骤为(1)取四角状氧化锌晶须0.2-lg，用水反复冲洗；(2)向带有搅拌装置的反应容器中加入100-150mL水。并通入保护性气体，加热至 60-80 0C ；(3)保温并加入四角状氧化锌晶须，搅拌；(4)以1 2mL/min和4 5mL/min的添加速率分别滴加0.2 0. 4mol/L的FeCl2 ·4Η20 溶液10mL，以及60mL以1 2体积比混合的3 5mol/L的CH3COONH4溶液和2_3g/L的 NaNO2溶液，并实时控制反应容器中反应液的pH在7-8之间；(5)保温反应IOmin以上，反应完后反复过滤冲洗获得产品。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其中步骤(4)实时控制pH时，使用pH计测量反 馈镀液PH值，同时滴加pH调整剂以保持整个化学镀过程中反应容器中反应液的pH在指定 PH范围内。
6.根据权利要求5所述的制备方法，pH调整剂为NaOH溶液、氨水或其它不影响工艺进 行的碱性溶液。
7.根据权利要求4所述的制备方法，保护性气体为氮气或惰性气体。
8.根据权利要求4所述的制备方法，所有步骤使用的水为去离子水。
9.根据权利要求1-3所述的四角状氧化锌晶须用于吸波涂料填料的用途。
全文摘要
本发明公开了一种四角状氧化锌晶须/铁氧体薄膜材料及其制备方法，该四角状氧化锌晶须/铁氧体薄膜材料具有良好的吸波性能，其制备方法实现了在低温(60-80℃)条件下对四角状氧化锌晶须的表面铁氧体化学镀，成功地在四角状氧化锌晶须表面制备获得了一层铁氧体薄膜。
文档编号C30B33/00GK101899708SQ201010234998
公开日2010年12月1日 申请日期2010年7月23日 优先权日2010年7月23日
发明者于美, 刘建华, 周为, 李松梅, 祁晋豫 申请人:北京航空航天大学