专利名称：一种钕掺杂锰锌铁氧体-聚苯胺复合吸波材料的制备方法
技术领域：
本发明属于电磁波吸收材料制备领域，特别涉及一种钕掺杂锰锌铁氧体-聚苯胺复合吸波材料的制备方法。
背景技术：
吸波材料是隐身技术的重要组成部分，在军事装备隐身技术领域、民用人体安全防护领域、通讯抗干扰领域和电子信息保密领域的地位日益突出。其中，导电高分子吸波材料具有巧电子共轭体系，其电导率的大小取决于导电高分子的分子链长度及分子结构对偶极子的约束力。通常高分子链越长，结构规整性越高，导电性就越好。在微波频率下，聚苯胺导电高分子作为微波吸收剂主要是因为具有电损耗特性。 若使导电高分子获得理想的吸波效果，还必须使其具有磁损耗特性。因此，以导电高分子为基质制备的磁性纳米粒材料具有磁性和导电性的双重特性，在传感技术、非线性光学材料、分子电器件、电磁屏蔽和雷达吸收等方面具有广阔的应用前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种钕掺杂锰锌铁氧体-聚苯胺复合吸波材料的制备方法， 其制备方法为
(I)钕掺杂锰锌铁氧体的制备
按Mna4Zna6NdxFehO4 (其中X= O. 025、. I)化学计量配比计算出各个化合物的量，准确称取各化合物的量(3. 38g MnSO4 ·Η20、8· 63g ZnSO4 ·7Η20、15. 44 16. 04g FeCl3、0. 41 I. 64g Nd(NO3)3)溶于去离子水中配制成混合溶液，在电磁搅拌机的剧烈搅拌下加入8mol/L的热 NaOH,调节PH为9 10。保持温度90°C反应40min，过滤，蒸馏水洗涤至中性，滤出物冷冻干燥后，1050°C煅烧2h (升温速度为4°C /min),即得到X= O. 025 O. I的钕掺杂的锰锌铁氧体。(2)钕掺杂锰锌铁氧体-聚苯胺复合吸波材料的制备
任意取一种上述制备的钕掺杂锰锌铁氧体(按照苯胺单体质量的59Γ20%称取)和ImL 苯胺单体，加入盛有35mL O. lmol/L盐酸溶液的三颈烧瓶中，超声分散30min ;然后将2. 5g (NH4)2S2O8溶解在15mL O. lmol/L盐酸溶液中，用滴液漏斗缓慢滴加到上述混合溶液中，搅拌下反应12h，过滤，分别用O. lmol/L盐酸溶液和去离子水洗涤产物至滤液为无色，60°C真空干燥24h，即得到X= O. 025、. I的(5°/Γ20%)钕掺杂锰锌铁氧体-聚苯胺复合吸波材料。用Η-600透射电子显微镜对χ=0. 025 O. I的(5%、10%、15%、20%)钕掺杂锰锌铁氧体-聚苯胺复合吸波材料的颗粒形态及尺寸进行观测，操作电压为75 kV。以χ=0. I的(15%、 20%)钕掺杂锰锌铁氧体-聚苯胺复合物为例，测试结果(15%)钕掺杂锰锌铁氧体-聚苯胺复合物粒径为IOOnm ; (20%)钕掺杂锰锌铁氧体-聚苯胺复合物粒径为160nm。
用振动样品磁强计(VSM)对x=0. 025、. I的(5°/Γ20%)钕掺杂锰锌铁氧体-聚苯胺复合吸波材料进行磁性能测试。以x=0. I的(15%)钕掺杂锰锌铁氧体-聚苯胺复合吸波材料为例，测试结果为:矫顽力为4225. 870e，饱和磁化强度为4. 75emu · g_\剩余磁化强度为 3. 78emu · g、用AV3618微波一体化矢量网络分析仪及弓形法雷达波反射率测试系统测试 x=0. 025、. I的(5°/Γ20%)钕掺杂锰锌铁氧体-聚苯胺复合吸波材料，在2 18GHz的反射率。以x=0. I的(15%)钕掺杂锰锌铁氧体-聚苯胺复合吸波材料为例，测试结果显示所制备得复合吸波材料在2-18GHZ内最高吸收峰值可达_37dB。本发明按照Mna4Zna6NdxFehO4中x为O. 025、. I的化学计量配比，采用化学共沉积法制备出掺杂量不同的钕掺杂锰锌铁氧体；然后以钕掺杂锰锌铁氧体与苯胺单体的质量比f 4:20，采用原位复合法制备出钕掺杂锰锌铁氧体-聚苯胺复合吸波材料，该材料吸波性能良好，在传感技术、非线性光学材料、分子电器件、电磁屏蔽和雷达吸收等方面具有广阔的应用前景。
具体实施例方式下面通过实施例对本发明作进一步说明。实施例I
(I)准确称取 3. 38g MnSO4 ·Η20、8· 63g ZnSO4 · 7H20、16. 04g FeCl3、0. 41g Nd(NO3)3,溶于去离子水中配制成混合溶液，在电磁搅拌机的剧烈搅拌下加入8mol/L的热NaOH,调节pH 为9 10。保持温度90°C反应40min，过滤，蒸馏水洗涤至中性，滤出物冷冻干燥后，1050°C煅烧2h (升温速度为4°C /min),即得到x=0. 025的钕掺杂锰锌铁氧体。(2)取x=0. 025的钕掺杂锰锌铁氧体O. 05g、ImL苯胺单体，加入盛有35mL O. ImoI/ L盐酸溶液的三颈烧瓶中，超声分散30min ;然后将2. 5g (NH4)2S2O8溶解在15mL O. Imol/ L盐酸溶液中，用滴液漏斗缓慢滴加到上述混合溶液中，搅拌下反应12h，过滤，分别用 O. lmol/L盐酸溶液和去离子水洗涤产物至滤液为无色，60°C真空干燥24h，即得到x=0. 025 的钕掺杂锰锌铁氧体-聚苯胺复合吸波材料(质量比1:20)，记为x=0. 025的(5%)钕掺杂锰锌铁氧体-聚苯胺复合吸波材料，所制备的复合吸波材料在2-lSGHz内最高吸收峰值可达-21dB。实施例2
准确称取 3. 38g MnSO4 · H20,8. 63g ZnSO4 · 7Η20、16· 04g FeCl3、0. 41g Nd (NO3) 3, 制备方法同例1(1)，即得到x=0. 025的钕掺杂锰锌铁氧体。称取x=0. 025的钕掺杂锰锌铁氧体O. 10g，制备方法同例I (2)，即得到x=0. 025的(10%)钕掺杂锰锌铁氧体-聚苯胺复合吸波材料，所制备的复合吸波材料在2-18GHZ内最高吸收峰值可达_22dB。实施例3
准确称取 3. 38g MnSO4 · H20,8. 63g ZnSO4 · 7Η20、16· 04g FeCl3、0. 41g Nd (NO3) 3, 制备方法同例1(1)，即得到x=0. 025的钕掺杂锰锌铁氧体。称取x=0. 025的钕掺杂锰锌铁氧体O. 15g，制备方法同例I (2)，即得到x=0. 025的(15%)钕掺杂锰锌铁氧体-聚苯胺复合吸波材料，所制备的复合吸波材料在2-18GHZ内最高吸收峰值可达_24dB。实施例4准确称取 3. 38g MnSO4 · H20,8. 63g ZnSO4 · 7Η20、16· 04g FeCl3、0. 41g Nd (NO3) 3, 制备方法同例1(1)，即得到x=0. 025的钕掺杂锰锌铁氧体。称取x=0. 025的钕掺杂锰锌铁氧体O. 20g，制备方法同例I (2)，即得到x=0. 025的(20%)钕掺杂锰锌铁氧体-聚苯胺复合吸波材料，所制备的复合吸波材料在2-18GHZ内最高吸收峰值可达_25dB。实施例5
准确称取 3. 38g MnSO4 · Η20、8· 63g ZnSO4 · 7H20、15. 84g FeCl3、0. 82g Nd(NO3)3,制备方法同例I (1)，即得到x=0. 05的钕掺杂锰锌铁氧体。称取x=0. 05的钕掺杂锰锌铁氧体 O. 05g，制备方法同例1(2)，即得到x=0. 05的(5%)钕掺杂锰锌铁氧体-聚苯胺复合吸波材料，所制备的复合吸波材料在2-18GHZ内最高吸收峰值可达_23dB。实施例6
准确称取 3. 38g MnSO4 · Η20、8· 63g ZnSO4 · 7H20、15. 84g FeCl3、0. 82g Nd(NO3)3,制备方法同例I (1)，即得到x=0. 05的钕掺杂锰锌铁氧体。称取x=0. 05的钕掺杂锰锌铁氧体 O. IOg,制备方法同例1(2)，即得到X=O. 05的(10%)钕掺杂锰锌铁氧体-聚苯胺复合吸波材料，所制备的复合吸波材料在2-18GHZ内最高吸收峰值可达_26dB。实施例7
准确称取 3. 38g MnSO4 · Η20、8· 63g ZnSO4 · 7H20、15. 84g FeCl3、0. 82g Nd(NO3)3,制备方法同例I (1)，即得到x=0. 05的钕掺杂锰锌铁氧体。称取x=0. 05的钕掺杂锰锌铁氧体
O.15g，制备方法同例1(2)，即得到x=0. 05的(15%)钕掺杂锰锌铁氧体-聚苯胺复合吸波材料，所制备的复合吸波材料在2-18GHZ内最高吸收峰值可达_27dB。实施例8
准确称取 3. 38g MnSO4 · Η20、8· 63g ZnSO4 · 7H20、15. 84g FeCl3、0. 82g Nd(NO3)3,制备方法同例I (1)，即得到x=0. 05的钕掺杂锰锌铁氧体。称取x=0. 05的钕掺杂锰锌铁氧体 O. 20g,制备方法同例1(2)，即得到x=0. 05的(20%)钕掺杂锰锌铁氧体-聚苯胺复合吸波材料，所制备的复合吸波材料在2-18GHZ内最高吸收峰值可达_28dB。实施例9
准确称取 3. 38g MnSO4 · Η20、8· 63g ZnSO4 · 7H20、15. 64g FeCl3U. 23g Nd(NO3)3,制备方法同例1(1)，即得到x=0. 075的钕掺杂锰锌铁氧体。称取x=0. 075的钕掺杂锰锌铁氧体
0.05g，制备方法同例I (2)，即得到x=0. 075的(5%)钕掺杂锰锌铁氧体-聚苯胺复合吸波材料，所制备的复合吸波材料在2-18GHZ内最高吸收峰值可达_25dB。准确称取3. 38g MnSO4 · Η20、8· 63g ZnSO4 · 7H20、15. 64g FeCl3U. 23g Nd (NO3)3, 制备方法同例1(1)，即得到x=0. 075的钕掺杂锰锌铁氧体。称取x=0. 075的钕掺杂锰锌铁氧体O. 10g，制备方法同例I (2)，即得到x=0. 075的(10%)钕掺杂锰锌铁氧体-聚苯胺复合吸波材料，所制备的复合吸波材料在2-18GHZ内最高吸收峰值可达_29dB。实施例11
准确称取 3. 38g MnSO4 · Η20、8· 63g ZnSO4 · 7H20、15. 64g FeCl3U. 23g Nd(NO3)3,制备方法同例1(1)，即得到x=0. 075的钕掺杂锰锌铁氧体。称取x=0. 075的钕掺杂锰锌铁氧体
O.15g，制备方法同例I (2)，即得到x=0. 075的(15%)钕掺杂锰锌铁氧体-聚苯胺复合吸波材料，所制备的复合吸波材料在2-18GHZ内最高吸收峰值可达_30dB。实施例12准确称取 3. 38g MnSO4 · Η20、8· 63g ZnSO4 · 7H20、15. 64g FeCl3U. 23g Nd(NO3)3,制备方法同例1(1)，即得到x=0. 075的钕掺杂锰锌铁氧体。称取x=0. 075的钕掺杂锰锌铁氧体 O. 20g，制备方法同例I (2)，即得到x=0. 075的(20%)钕掺杂锰锌铁氧体-聚苯胺复合吸波材料，所制备的复合吸波材料在2-18GHZ内最高吸收峰值可达_31dB。实施例13
准确称取 3. 38g MnSO4 ·Η20、8· 63g ZnSO4 ·7Η20、15. 44g FeCl3U. 64g Nd(NO3)3,制备方法同例1(1)，即得到x=0. I的钕掺杂锰锌铁氧体。称取x=0. I的钕掺杂锰锌铁氧体O. 05g， 制备方法同例I (2)，即得到x=0. I的(5%)钕掺杂锰锌铁氧体-聚苯胺复合吸波材料，所制备的复合吸波材料在2-18GHZ内最高吸收峰值可达_32dB。实施例14
准确称取 3. 38g MnSO4 ·Η20、8· 63g ZnSO4 ·7Η20、15. 44g FeCl3U. 64g Nd(NO3)3,制备方法同例1(1)，即得到x=0. I的钕掺杂锰锌铁氧体。称取x=0. I的钕掺杂锰锌铁氧体O. IOg, 制备方法同例I (2)，即得到x=0. I的(10%)钕掺杂锰锌铁氧体-聚苯胺复合吸波材料，所制备的复合吸波材料在2-18GHZ内最高吸收峰值可达_34dB。实施例15
准确称取 3. 38g MnSO4 ·Η20、8· 63g ZnSO4 ·7Η20、15. 44g FeCl3U. 64g Nd(NO3)3,制备方法同例1(1)，即得到x=0. I的钕掺杂锰锌铁氧体。称取x=0. I的钕掺杂锰锌铁氧体O. 15g， 制备方法同例I (2)，即得到x=0. I的(15%)钕掺杂锰锌铁氧体-聚苯胺复合吸波材料，所制备的复合吸波材料在2-18GHZ内最高吸收峰值可达_37dB。实施例16
准确称取 3. 38g MnSO4 · H20,8. 63g ZnSO4 · 7Η20、15· 44g FeCl3U. 64g Nd (NO3)3, 制备方法同例1(1)，即得到x=0. I的钕掺杂锰锌铁氧体。称取x=0. I的钕掺杂锰锌铁氧体 O. 20g，制备方法同例I (2)，即得到x=0. I的(20%)钕掺杂锰锌铁氧体-聚苯胺复合吸波材料，所制备的复合吸波材料在2-18GHZ内最高吸收峰值可达_35dB。
权利要求
1.一种钕掺杂锰锌铁氧体-聚苯胺复合吸波材料的制备方法，其特征在于，制备方法如下钕掺杂锰锌铁氧体的制备按Mna4Zna6NdxFehO4化学计量配比计算出各个化合物的量，其中x=0. 025、. I，准确称取各化合物的量溶于去离子水中配制成混合溶液，其中3. 38g MnSO4 ·Η20、8· 63g ZnSO4 ·7Η20、15. 44 16. 04g FeCl3、0. 41 I. 64g Nd (NO3)3，在电磁搅拌机的剧烈搅拌下加入8mol/L的热NaOH，调节PH为9 10，保持温度90°C反应40min，过滤，蒸馏水洗涤至中性，滤出物冷冻干燥后，1050°C煅烧2h，升温速度为4°C /min,即得到x=0. 025、. I 的钕掺杂锰锌铁氧体；钕掺杂锰锌铁氧体-聚苯胺复合吸波材料的制备任取一种上述制备的钕掺杂锰锌铁氧体，按照苯胺单体质量的5°/Γ20%称取，和ImL苯胺单体，加入盛有35mL O. lmol/L盐酸溶液的三颈烧瓶中，超声分散30min ;然后将2. 5g (NH4)2S2O8溶解在15mL O. lmol/L盐酸溶液中，用滴液漏斗缓慢滴加到上述混合溶液中，搅拌下反应12h，过滤，分别用O. Imol/ L盐酸溶液和去离子水洗涤产物至滤液为无色，60°C真空干燥24h，即得到x=0. 025、. I的 (59Γ20%)钕掺杂锰锌铁氧体-聚苯胺复合吸波材料。
全文摘要
本发明提供一种钕掺杂锰锌铁氧体-聚苯胺复合吸波材料的制备方法，本发明按照Mn0.4Zn0.6NdxFe2-xO4(x=0.025~0.1)的化学计量配比，采用化学共沉积法制备出掺杂量不同的钕掺杂锰锌铁氧体；然后以钕掺杂锰锌铁氧体与苯胺单体的质量比1~4:20，采用原位复合法制备出(5%~20%)钕掺杂锰锌铁氧体-聚苯胺复合吸波材料，该材料吸波性能良好，在传感技术、非线性光学材料、分子电器件、电磁屏蔽和雷达吸收等方面具有广阔的应用前景。
文档编号C04B35/622GK102604086SQ20121003496
公开日2012年7月25日 申请日期2012年2月16日 优先权日2012年2月16日
发明者余远福, 凌云, 刘锦梅, 吴海福, 宛珑, 彭冕, 方鹏, 李颖, 王娟, 谢宇, 赵杰 申请人:南昌航空大学