专利名称：一种锂锌铁氧体电磁波吸收材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种掺杂了镁和稀土元素钇的微米级锂锌铁氧体材料及其制备方法，属于电 磁波吸收材料技术领域。
技术背景掺杂少量镁元素的微米级锂锌铁氧体在0. 8-1. 3GHz及11. 8-12. 3GHz的频率范围内具有 优良的吸波性能，在这两个频段上的反射阻断衰减(1U的最小值可分别达到-40dB和-35dB, 且有效吸波频宽(&值不大于-10dB)均可达0,5GHz。但己有的传统球磨煅烧法中所需的高纯 氧化锂原料，由于其在新兴燃料电池的应用而难以买到，且价格昂贵，大大限制了这种铁氧 体吸波材料的应用。溶胶-凝胶法具有原料易得、工艺简便等优点，在各种具有纳米尺度的材 料的制备中得到了广泛应用。而将其与后期的高温煅烧相结合，并控制相应的热处理工艺参 数，则可制备出具有微米尺度的相应材料。稀土元素在电、光、磁等方面具有独特的性质， 将一定量的稀土元素添加至铁或锰的氧化物中，可通过提高介电损耗、磁致损耗、涡流损耗 等机理达到改善材料的高温吸波性能、扩展吸收频带宽度的目的，因此被认为是铁氧体吸波 材料的理想掺杂元素。 发明内容本发明针对现有锂锌铁氧体电磁波吸收材料及其制备方法存在的不足，提供一种在民用 电磁辐射频率范围具有优良吸波性能和较宽的吸波频带的锂锌铁氧体电磁波吸收材料及其制备方法o本发明的锂锌铁氧体电磁波吸收材料包括以下化学元素锂、锌、铁、镁、钇和氧，各 化学元素的化学计量配比为:锂锌铁镁钇氧=0. 35: 0.3: 2.35: 0.0054: 0.005-0.01:化学计量配比是材料和化学学科中的通用术语，指的是材料对应化学式中各组成元素的摩尔比。本发明的材料对应的化学式为Li。.3SZna3Mg。.0054Y。.w5^。1Fe2_3504 。上述锂锌铁氧体电磁波吸收材料掺杂了镁和钇，可制成微米级锂锌铁氧体电磁吸波材料。制备上述掺杂了镁和钇的锂锌铁氧体电磁波吸收材料的方法包括以下步骤(1) 制备溶胶凝胶法所需的前驱体水溶液 按材料体系的元素化学计量配比锂锌铁镁钇=0. 35: 0. 3: 2. 35: 0. 0054: 0. 005_0. 01的比例分别称取一定量的分析纯的硝酸锂、硝酸锌、硝酸铁、硝酸镁、硝酸钇，同时按柠檬 酸与金属阳离子锂离子、锌离子、铁离子、镁离子和钇离子总量的摩尔比为1: 1的比例称取 一定量的分析纯柠檬酸，将称取的所有原料(硝酸锂、硝酸锌、硝酸铁、硝酸镁、硝酸钇和 柠檬酸) 一同溶于去离子水中，充分搅拌，配制成所有原料总含量为O. 425-0. 567g/ml的澄 清的混合溶液；(2) 制备锂锌铁氧体的湿凝胶将一定量的氨水滴加至步骤a)所得的前驱体水溶液中，边滴边搅拌，调整其pH值为7，电磁搅拌2小时，室温下老化12小时得到锂锌铁氧体的溶胶，将溶胶置于水浴锅中，8(TC下 水浴3小时形成湿凝胶，在该过程中对溶胶采取持续的电磁搅拌处理；(3)将步骤(2)中所得的湿凝胶移入干燥箱中，105'C下干燥1天-2天直至形成锂锌铁 氧体的干凝胶，将锂锌铁氧体的干凝胶置于箱式电阻炉中，以240'C-300'C/小时的速率煅烧 至1200'C，保温4小时后随炉缓慢冷却至室温，然后取出并研磨，过200目筛后即可得掺杂 镁和钇的微米级锂锌铁氧体电磁波吸收材料。本发明制备的掺杂镁和钇的微米级锂锌铁氧体材料，由于将溶胶凝胶法与高温煅烧热处 理相结合，相对于以往的球磨煅烧法，所用原料不仅价格更为低廉，原料来源也更为广泛。 最终所得的锂锌铁氧体材料在0. 5-3GHz的低频范围内的吸波性能也较为优良。此锂锌铁氧体 材料可用于家用电器、手机等民用电磁辐射防护的场合。 具体实施方法实施例1制备0.1摩尔掺杂镁和钇(钇的化学计量配比为0.005)的锂锌铁氧体材料(1)按材料体系的元素化学计量配比锂锌铁镁钇=0.35: 0.3: 2.35: 0.0054: 0.005的比例分别称取分析纯硝酸锂2.4133克、硝酸锌8.9247克、硝酸铁94.94克、硝酸 镁1.3957克、硝酸钇0.1915克，，同时按柠檬酸与金属阳离子总量的摩尔比为1: 1的比例 称取分析纯拧檬酸64. 2914克。将这些原料一同溶于去离子水中，充分搅拌，配制成0. 425g/ml 的澄清的前驱体水溶液。(2) 将一定量的氨水滴加至步骤(1)所得的前驱体水溶液中，边滴边搅拌，调整其pH 值为7。电磁搅拌2小时，室温下老化12小时得到锂锌铁氧体的溶胶。将溶胶置于水浴锅中， 80C下水浴3小时形成湿凝胶，在该过程中对溶胶采取持续的电磁搅拌处理。(3) 将步骤2中所得的湿凝胶移入干燥箱中，105'C下干燥1-2天直至形成相应的干凝 胶。将锂锌铁氧体的干凝胶置于箱式电阻炉中，以240'C/小时的速率煅烧至1200X:,保温4 小时后随炉缓慢冷却至室温。将样品取出并研磨，过200目筛后即可得相应的掺杂镁和钇的 微米级锂锌铁氧体材料。经测定，所得锂锌铁氧体的主要性能在0.5-3GHz的低频范围内的反射阻断衰减的最小 值可达-20dB，有效吸波频带宽度为1.3GHz。 实施例2制备0.1摩尔掺杂镁和钇(钇的化学计量配比为0. 01)的锂锌铁氧体材料(1) 按材料体系的元素化学计量配比锂锌铁镁钇=0.35: 0.3: 2.35: 0.0054: 0.01的比例分别称取分析纯硝酸锂2.4133克、硝酸锌8.9247克、硝酸铁94.94克、硝酸镁 L3957克、硝酸钇0.3829克，同时按柠檬酸与金属阳离子总量的摩尔比为1: 1的比例称取 分析纯柠檬酸64.3965克。将这些原料一同溶于去离子水中，充分搅拌，配制成0.567g/ml 的澄清的前驱体水溶液。(2) 将一定量的氨水滴加至步骤l所得的前驱体水溶液中，边滴边搅拌，调整其pH值 为7。电磁搅拌2小时，室温下老化12小时得到锂锌铁氧体的溶胶。将溶胶置于水浴锅中， 80'C下水浴3小时形成湿凝胶，在该过程中对溶胶采取持续的电磁搅拌处理。(3) 将步骤2中所得的湿凝胶移入干燥箱中，105'C下干燥1-2天直至形成相应的干凝 胶。将锂锌铁氧体的干凝胶置于箱式电阻炉中，以300'C/小时的速率煅烧至1200'C，保温4 小时后随炉缓慢冷却至室温。将样品取出并研磨，过200目筛后即可得相应的掺杂镁和钇的微米级锂锌铁氧体材料。经测定，所得锂锌铁氧体的主要性能在0.5-3GHz的低频范围内的反射阻断衰减的最小 值可达-22dB,有效吸波频带宽度为1. lGHz。实施例3制备0.1摩尔掺杂镁和钇(钇的化学计量配比为0.008)的锂锌铁氧体材料(1) 按材料体系的元素化学计量配比锂锌铁镁钇=0. 35: 0.3: 2.35: 0.0054: 0.008的比例分别称取分析纯硝酸锂2.4133克、硝酸锌8.9247克、硝酸铁94.94克、硝酸 镁1.3957克、硝酸钇0.3063克，同时按柠檬酸与金属阳离子总量的摩尔比为1: 1的比例称 取分析纯柠檬酸64.3544克。将这些原料一同溶于去离子水中，充分搅拌，配制成0.5g/ml 的澄清的前驱体水溶液。(2) 将一定量的氨水滴加至步骤(1)所得的前驱体水溶液中，边滴边搅拌，调整其pH 值为7。电磁搅拌2小时，室温下老化12小时得到锂锌铁氧体的溶胶。将溶胶置于水浴锅中， 8(TC下水浴3小时形成湿凝胶，在该过程中对溶胶采取持续的电磁搅拌处理。(3) 将步骤2中所得的湿凝胶移入干燥箱中，105'C下干燥1-2天直至形成相应的干凝 胶。将锂锌铁氧体的干凝胶置于箱式电阻炉中，以270'C/小时的速率煅烧至12001C,保温4 小时后随炉缓慢冷却至室温。将样品取出并研磨，过200目筛后即可得相应的掺杂镁和钇的 微米级锂锌铁氧体材料。经测定，所得锂锌铁氧体的主要性能在0.5-3GHz的低频范围内的反射阻断衰减的最小 值可达-21dB，有效吸波频带宽度为l.OGHz。
权利要求
1.一种锂锌铁氧体电磁波吸收材料，其特征是包括以下化学元素锂、锌、铁、镁、钇和氧，各化学元素的化学计量配比为锂∶锌∶铁∶镁∶钇∶氧＝0.35∶0.3∶2.35∶0.0054∶0.005-0.01∶4。
2. —种权利要求1所述锂锌铁氧体电磁波吸收材料的制备方法，其特征是包括以下步骤(1) 制备溶胶凝胶法所需的前驱体水溶液 按材料体系的元素化学计量配比锂锌铁镁钇=0. 35: 0. 3: 2. 35: 0. 0054: 0. 005-0. 01的比例分别称取一定量的分析纯的硝酸锂、硝酸锌、硝酸铁、硝酸镁、硝酸钇，同时按拧檬 酸与金属阳离子锂离子、锌离子、铁离子、镁离子和钇离子总量的摩尔比为1: 1的比例称取 一定量的分析纯柠檬酸，将称取的所有原料(硝酸锂、硝酸锌、硝酸铁、硝酸镁、硝酸钇和 柠檬酸) 一同溶于去离子水中，充分搅拌，配制成所^"原料总含量为0. 425-0. 567g/ml的澄 清的混合溶液；(2) 制备锂锌铁氧体的湿凝胶-将一定量的氨水滴加至步骤(l)所得的前驱体水溶液中，边滴边搅拌，调整其PH值为7，电磁搅拌2小时，室温下老化12小时得到锂锌铁氧体的溶胶，将溶胶置于水浴锅中，80'C下 水浴3小时形成湿凝胶，在该过程中对溶胶采取持续的电磁搅拌处理；(3)将步骤(2)中所得的湿凝胶移入干燥箱中，105'C下干燥1天-2天直至形成锂锌铁 氧体的干凝胶，将锂锌铁氧体的干凝胶置于箱式电阻炉中，以240'C-300'C/小时的速率煅烧 至1200'C,保温4小时后随炉缓慢冷却至室温，然后取出并研磨，过200目筛后即可得掺杂 镁和钇的微米级锂锌铁氧体电磁波吸收材料。
全文摘要
本发明公开了一种锂锌铁氧体电磁波吸收材料，包括以下化学元素锂、锌、铁、镁、钇和氧，各化学元素的化学计量配比为锂∶锌∶铁∶镁∶钇∶氧＝0.35∶0.3∶2.35∶0.0054∶0.0048-0.0097∶4。该电磁波吸收材料的制备方法是根据该铁氧体的化学计量配比配制各组成元素的硝酸盐混合水溶液；以一定比例的柠檬酸水溶液和氨水作为凝胶网络形成剂，采用溶胶凝胶法制备相应铁氧体的干凝胶；对所得干凝胶以一定的升温速率和煅烧温度进行后期的高温热处理；获得相应的掺杂镁和钇的锂锌铁氧体材料。本发明制备的掺杂镁和钇的微米级锂锌铁氧体材料在0.5-3GHz的低频范围内的吸波性能也较为优良，所用原料价格低廉、广泛。
文档编号C04B35/26GK101255052SQ20081001509
公开日2008年9月3日 申请日期2008年4月10日 优先权日2008年4月10日
发明者亮 冷, 孙康宁, 曹晓非, 源 魏 申请人:山东大学