一种硅藻土基/镍锌铁氧体吸波剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种磁性镍锌铁氧体吸波剂，具体涉及一种低密度硅藻土基/镍锌铁氧体吸波剂及其制备方法，属于磁性功能材料领域。
【背景技术】
[0002]尖晶石型镍锌铁氧体是一种重要的功能磁性材料，由于其具有高电阻率、低温度系数、高居里温度、高频性能良好等特点，在高频电感磁芯、变压器、磁记录材料、微波吸收材料等应用领域占有十分重要的地位。但传统的铁氧体粉体具有密度大的缺点，限制了其应用。
[0003]铁氧体的制备方法很多，常用的有共沉淀法、水热合成法、微乳液法和溶胶-凝胶法等。为解决铁氧体材料密度大的问题，国内外主要对其进行复合化和空心化处理。张晏清等(无机材料学报1000-324X(2009)04-0732-05)利用柠檬酸盐溶胶-凝胶法，制备空心微珠-钡、锶、钴镍钡铁氧体复合粉体涂层，在5-lSGHz内微波反射损耗大于单纯铁氧体涂层；古映莹(磁性材料及器件1001-3830(2007)02-0037-03)采用水热模板法，以三乙胺和聚乙二醇作为模板剂，制备了密度为4g/cm3?4.7g/cm3的纳米微孔镍锌铁氧体;Albuquerque(Journal of Magnetism and Magnetic Materials 192( 1999)277-280)利用溶胶凝胶法，在S12表面包覆镍锌铁氧体，其饱和磁化强度和矫顽力均大于普通镍锌铁氧体。魏世丞(CN102531563 A)采用溶胶凝胶法制备镍锌镁镧铁氧体纳米吸波材料，其在l_18GHz内有两个吸收区间，实现宽频吸收。邱琴(CN 101665635 A)采用空心微珠、开孔膨胀珍珠岩和闭孔珍珠岩为模板制备了具有一定保温效果，且吸波性能好的铁氧体-多孔复合粉体。安玉良(CN102134470 A)制备多孔炭材料负载纳米铁氧体吸波材料，得到颗粒结晶细小，不团聚，且结合牢固的多孔炭材料负载铁氧体比较牢固。酒红芳(CN 102531562 A)以水热法制备的C微球作为模板，制备镍锌铁氧体-C前驱物复合微球，通过煅烧去除模板，得到饱和磁化强度高达85mu/g的软磁中孔镍锌铁氧体。
[0005]硅藻土主要成分为无定形S12,孔隙率大，其主要用于助滤剂、吸附剂和载体的原料。孟岩岩(CN 102513083 A)在娃藻土颗粒表面负载纳米氧化锌，使得纳米氧化锌对可见光的利用率和光催化性能提尚。
[0004]目前制备镍铁氧体的方法主要存在以下缺陷:空心模板容易破裂，成本较高，煅烧温度高，工艺复杂等缺点。
【发明内容】
[0005]为解决现有技术的不足，本发明提供一种硅藻土基/镍锌铁氧体吸波剂及其制备方法。该娃藻土基/镍锌铁氧体吸波剂具有娃藻土为核，外壳包裹NixZm-xFe204铁氧体的核壳结构，是通过柠檬酸溶胶凝胶法制备的，其制备方法简单易行，成本较低，适于工业化生产;所制备的硅藻土基/镍锌铁氧体吸波剂具有良好的电磁损耗性能。
[0006]—种娃藻土基/镍锌铁氧体吸波剂，其特征在于:所述吸收剂以多孔娃藻土为基体，在其表面负载NixZm-xFe204铁氧体，其中X的取值范围为0.3?I;所述多孔硅藻土的质量百分比含量10%?60%。
[0007]一种硅藻土基/镍锌铁氧体吸波剂及其制备方法，包括以下步骤:
(1)娃藻土的预处理:将娃藻土用0.lmol/L?0.5mol/L的盐酸清洗2h?4h，过滤后用去离子水清洗至中性，经过滤后将其在60?100 0C烘干至绝干，再经400?460 °C下煅烧2?4h。
(2)前驱液的配制:在室温下，按NiXZm-XFe2O4中各金属元素的摩尔质量(其中X的取值范围为0.3?I)称取N1、Zn和Fe的金属盐，分别溶解于水中，得到浓度为0.45?0.9mol/L的混合盐溶液；向混合金属盐溶液中加入柠檬酸，搅拌均匀，加入柠檬酸的量与金属离子摩尔比为1:1?1:2;向混合溶液中滴加氨水，调节溶液pH至5?8;
(3)硅藻土基镍锌铁氧体干凝胶的制备:向步骤(2)中得到的溶液中加入硅藻土，加入的硅藻土的量与金属离子的质量比为1: 2?2:1;将混合溶液于60?90 °C温度下300?600r/min速度下搅拌3?6h，得到粘稠的溶胶，将溶胶转移至i甘祸中，于100?130°C干燥20?40h，得到硅藻土基镍锌铁氧体前驱体干凝胶；
(4)娃藻土基镍锌铁氧体的形成:将干凝胶以4?6°C/min的速率升温至210?240 °C预烧，干凝胶形成蓬松树枝状;将树枝状样品冷却至室温研磨成粉末状，将其以升温速率10?150C/min升温到600?900°C，并保温2?4h，随炉冷却后即得微波吸收剂。
[0008]所述步骤(2)的金属盐主要包括硝酸盐、氯盐和硫酸盐。
[0009]本发明相比现有技术具有一下优点:本发明以吸附性极强的硅藻土为模板，制备了硅藻土基/镍锌铁氧体复合材料，使得硅藻土基/镍锌铁氧体的比重较纯铁氧体显著降低，密度仅为1.5?3g/cm2，具有质轻的特点；本发明所用硅藻土模板原料广泛，价格低廉；本发明微波吸收剂兼具有电损耗特性和磁损耗特性。
【附图说明】
[0010]图1为实施例1制备的硅藻土基/镍锌铁氧体的XRD图；
图2为实施例1硅藻土负载镍锌铁氧体前后的SEM图；(a)为负载前；(b)为负载后图3为实施例1硅藻土基/镍锌铁氧体的电磁参数图；
图4为实施例2硅藻土基/镍锌铁氧体的电磁参数图；
图5为实施例3硅藻土基/镍锌铁氧体的电磁参数图；
图6为实施例4硅藻土基/镍锌铁氧体的电磁参数图；
图7为实施例5硅藻土基/镍锌铁氧体的电磁参数图；
其中图3-7中(a)复介电常数，(b)复磁导率)
【具体实施方式】
[0011]实施例1
(1)硅藻土的预处理:将硅藻土用0.lmol/L的盐酸清洗2h，过滤后用去离子水清洗至中性，经过滤后将其在60 0C烘干至绝干，再经400 0C下煅烧4h。
(2)前驱液的配制:室温下，将2.1384gNiCl2.6H20、2.8623gZnCl2 和16.2g FeCl3.6H20溶解于10mL水中得到混合金属盐溶液；向混合溶液中加入18.9126g柠檬酸，搅拌均匀，向混合溶液中滴加氨水，调节溶液pH至5; (3)硅藻土基镍锌铁氧体干凝胶的制备:向步骤(2)中得到的溶液中加入7.14g硅藻土，将混合溶液于60 V中搅拌6h，搅拌速度为400r/min，得到粘稠的溶胶，将溶胶转移至坩祸中，于100°C干燥20h，得到硅藻土基镍锌铁氧体前驱体干凝胶；
(4)硅藻土基镍锌铁氧体的形成:将干凝胶由室温以4°C/min的速率升到210°C，保温30min，然后随炉降至室温;将树枝状样品冷却至室温研磨成粉末状，将其放置马弗炉中以10°C/min的速率升至700°C保温4h，随炉冷却后即得硅藻土基镍锌铁氧体微波吸收剂。
[0012]将制得的吸波剂粉末用X射线衍射仪(XRD)进行物相分析，如图1所示，结果显示主要衍射峰的位置与峰强都与镍锌铁氧体晶体相对应，说明得到了尖晶石型的镍铁氧体，除此之外只有硅藻土的S12的衍射峰。
[0013]将制得的吸收剂粉末用扫描电镜(SEM)观察其显微形貌，如图2所示，结果显示所制得的镍锌铁氧体负载在硅藻土孔隙及其表面。
[0014]将制得的吸波剂粉末进行电磁参数测试，如图3所示，O-1GHz范围内具有较好的电磁参数。
[0015]实施例2
(1)硅藻土的预处理:将硅藻土用0.3mol/L的盐酸清洗3h，过滤后用去离子水清洗至中性，经过滤后将其在80 0C烘干至绝干，再经420 0C下煅烧3h。
(2)前驱液的配制:室温下，将4.3622gNi(N03)2.6H20、4.4624gZn(N03)2.6H20 和24.24g Fe(NO3)3.9H20溶于10mL去离子水中，得到混合金属盐溶液；向混合溶液中加入18.9126g柠檬酸，搅拌均匀，向混合溶液中滴加氨水，调节溶液pH至5;
(3)硅藻土基镍锌铁氧体干凝胶的制备:向步骤(2)中得到的溶液中加入6g硅藻土，将混合溶液于70°C温度下搅拌4h，搅拌速度为300r/min，得到粘稠的溶胶，将溶胶转移至坩祸中，于110°C干燥26h，得到硅藻土基镍锌铁氧体前驱体干凝胶；
(4)硅藻土基镍锌铁氧体的形成:将干凝胶由室温以5°C/min的速率升到220°C，保温30min，然后随炉降至室温