专利名称：一种四角状氧化锌/镍铁氧体材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种四角状氧化锌/镍铁氧体材料及其制备方法，特别是涉及一种在 四角状氧化锌晶须表面化学镀镀覆镍铁氧体制备四角状氧化锌晶须/镍铁氧体材料的方法。
背景技术：
四角氧化锌晶须(T-ZnOw)是目前发现的具有规整三维四针状结构的轻质晶须。 由于其四角状结构的特殊性并具有强度高、模量高、耐高温、耐磨、减震、降噪、吸收紫外线 等功能，已被广泛应用于化工、轻工、电子等领域。另外，四角状的特殊结构和多种功能的 组合，赋予了该材料微波吸收性能。刘建华等(刘建华，孙杰，李松梅，陈冬梅.四脚状氧化 锌晶须的微波电磁性能.复合材料学报，2003，20 (6) 121-124)对T-ZnOw与石蜡的混合物 进行了微波电磁性能的研究，发现T-ZnOw为介电损耗型材料，具有一定的微波吸收性能。 周祚万等(周祚万，彭卫明，邓海.氧化锌晶须及其复合材料的应用[J].化工新型材料， 1999，26 (11) 13-15)对 T-ZnOw 研究发现，在 5_18GHz 波段内，其吸波量为 5-16. 68dB。铁氧体是目前应用最为广泛的磁损耗型微波吸收材料。作为一种各向异性软磁材 料，NiFe2O4是一种非常重要的铁氧体，由于Ni2+占据了八面体位置，而Fe3+占据了四面体 位置，二者非平行旋转产生较强的反向磁力距，使NiFe2O4具有较高的饱和磁化强度和矫顽 力，同时由于其具有优良的磁、电磁性能和化学稳定性，尤其是NiFe2O4的居里点温度达到 了 590°C，远高于一般铁氧体材料，使其在微波高功率隔离器、高频记录材料、微波器件和电 磁隐身等领域上得到广泛应用。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100°C ) 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镍铁氧体，在低温下制备四角状氧化 锌晶须/镍铁氧体材料，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。上述表面覆有一层镍铁氧体(NiFe2O4)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. 1-0. 4g，用水反复冲洗；(2)向带有搅拌装置的反应容器中加入SOmL水，并通入保护性气体，加热至80°C;(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、NiCl2 · 6H20的混合溶液45mL,以及90mL以1 2体积比混合的2 5mol/ L的CH3TOONH4溶液和l-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)中的FeCl2 · 4H20、NiCl2 · 6H20 的混合溶液是 FeCl2 · 4H20 和 NiCl2 · 6H20 摩尔比为2 1配制而成。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，有关于铁氧体和氧化锌的明显特征峰，进 行EDS分析，有元素镍、铁、锌，且镍与铁的原子数比约为1 2，表明该产品中含有镍铁氧体 和氧化锌，其后进行SEM观察，可以明显观测到晶须表面有镍铁氧体生成。本发明实现了在低温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 晶须表面制备镍铁氧体，制备的四角状氧化锌晶须/镍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/镍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/镍铁氧体材料的晶须材料的SEM照 片；图3是实施例1制备的四角状氧化锌晶须/镍铁氧体材料与石蜡质量比为2 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4是实施例2制备的四角状氧化锌晶须/镍铁氧体材料与石蜡质量比为2 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5是实施例3制备的四角状氧化锌晶须/镍铁氧体材料与石蜡质量比为2 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. lg，用去离子水反复冲洗后备用；(2)向四口烧瓶中加入80ml去离子水，磁力搅拌并通入保护性气体氮气，加热至 80 0C ；
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(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 45mL, 以及90mL以1 2体积比混合的2mol/L的CH3COONH4溶液和1. 5g/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. 5 ；(5)反应45分钟后，反复用去离子水过滤冲洗获得产品。实施例2(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80ml去离子水，磁力搅拌并通入保护性气体氮气，加热至 80 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 45mL, 以及90mL以1 2体积比混合的2mol/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 ；(5)反应30分钟，反复用去离子水过滤冲洗获得产品。实施例3(1)取四角状氧化锌晶须0. 4g，用去离子水反复冲洗后备用；(2)向反应容器中加入80ml去离子水，磁力搅拌并通入保护性气体氮气，加热至 80 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 45mL, 以及90mL以1 2体积比混合的2mol/L的CH3COONH4溶液和4g/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 8之间；(5)反应60分钟后，用去离子水过滤冲洗获得产品。
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镍铁氧体。
2.一种如权利要求1所述的四角状氧化锌晶须，其特征在于四角状氧化锌晶须的尺寸 在0. 5-10微米，优选为2-4微米。
3.一种制备如权利要求1-2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0.1-0. 4g，用水反复冲洗；(2)向带有搅拌装置的反应容器中加入SOmL水，并通入保护性气体，加热至80°C；(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、NiCl2 · 6H20的混合溶液45mL,以及90mL以1 2体积比混合的2 5mol/ L的CH3TOONH4溶液和l-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。
4.根据权利要求3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。
5.根据权利要求4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。
6.根据权利要求3所述的制备方法，步骤(4)中的FeCl2· 4H20、NiCl2 ·6Η20的混合溶 液是FeCl2 · 4Η20和NiCl2 · 6Η20摩尔比为2 1配制而成。
7.根据权利要求3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3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1-2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/镍铁氧体材料及其制备方法，该四角状氧化锌晶须/镍铁氧体材料具有良好的吸波性能，其制备方法实现了在低温(80℃)条件下对四角状氧化锌晶须的表面镍铁氧体化学镀，成功地在四角状氧化锌晶须表面制备获得了一层镍铁氧体。
文档编号C23C18/50GK101928985SQ20101023497
公开日2010年12月29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, 刘鹏瑞, 李松梅, 王承, 胡建平 申请人:北京航空航天大学