磁性四氧化三鐵納米復(fù)合材料的制備及其微波吸收應(yīng)用研究.pdf

1、近年來(lái)，由于電磁波輻射和電磁波干擾現(xiàn)象日益嚴(yán)重，所以電磁波吸收材料的研究被廣泛關(guān)注。Fe3O4作為一種傳統(tǒng)的鐵氧體系吸波材料，具有自然資源豐富、環(huán)境污染小、制備工藝簡(jiǎn)單、吸波強(qiáng)度深等優(yōu)點(diǎn)，并且是一種雙復(fù)介質(zhì)材料即兼具介電損耗和磁損耗特性，因此在吸波材料方面具有廣泛的應(yīng)用。而Fe3O4納米材料與本體的Fe3O4相比，其表面積大，界面極化增強(qiáng)，吸波性能增強(qiáng)。本文通過(guò)溶劑熱法制備出了Fe3O4空心半球與還原氧化石墨烯(r-GO)的復(fù)合材料、F

2、e3O4空心半球、Fe3O4空心半球/Ni納米復(fù)合材料和碳包覆Fe3O4納米粒子，研究了其微波吸收性能，并且對(duì)其吸波機(jī)理進(jìn)行了探討。
　　主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　一.Fe3O4空心半球的制備及其吸波性能研究采用溶劑熱法，以P123為軟模板，以氯化鐵(FeCl3·6H2O)為鐵源，制備出分散性較好的Fe3O4空心半球/r-GO納米復(fù)合材料，將Fe3O4空心半球/r-GO納米復(fù)合物放入管式爐中，在380℃下空氣中煅燒120 mi

3、n以除去r-GO，最終得到外徑為250nm左右、壁厚為80 nm左右的形貌均一的Fe3O4空心半球。通過(guò)透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線(xiàn)衍射儀(XRD)研究了樣品的形貌、結(jié)構(gòu)和組成。還通過(guò)微波網(wǎng)絡(luò)分析儀采用透射/反射法分別研究了空心半球Fe3O4/r-GO納米復(fù)合材料和Fe3O4空心半球的吸波性能。研究結(jié)果表明，與Fe3O4/r-GO納米復(fù)合材料相比，F(xiàn)e3O4空心半球具有良好的吸波性能。當(dāng)樣品質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60％

4、、樣品厚度為4mm時(shí)，在頻率為7.6 GHz處Fe3O4空心半球具有最低的微波反射損耗值為27.84 dB，而且-10 dB以下反射損耗值的吸波寬度達(dá)到了2.72 GHz，吸收頻段為6.16-8.88 GHz。分析結(jié)果顯示，Cole-Cole半圓德拜極化弛豫中的兩個(gè)半圓表明為雙重介電弛豫損耗:一個(gè)為界面極化弛豫，另一個(gè)為電偶極子弛豫。通過(guò)不同煅燒溫度得到的樣品的X射線(xiàn)光電子能譜和紅外數(shù)據(jù)顯示，F(xiàn)e3O4空心半球樣品中較高濃度的Fe2+和

5、組成Fe3O4空心半球的Fe3O4納米顆粒間的界面導(dǎo)致了增強(qiáng)的界面極化弛豫，使得介電損耗增強(qiáng)。而磁損耗是Kittel自然共振和交換耦合共振引起的，而且以Kittel自然共振為主。
　　二.Fe3O4空心半球/Ni復(fù)合物的制備及其吸波性能研究將Fe3O4空心半球放入已配置好的鍍液中進(jìn)行化學(xué)鍍鎳，使Fe3O4空心半球內(nèi)外表面鍍上一層厚度約為50 nm的鎳，從而得到Fe3O4空心半球/Ni復(fù)合物。對(duì)Fe3O4空心半球/Ni復(fù)合物的吸波性

6、能的研究結(jié)果表明介電損耗主要來(lái)自于界面極化弛豫，而磁損耗是由Kittel自然共振和交換耦合共振共同引起的。
　　三.碳包覆的Fe3O4納米粒子的制備及其吸波性能研究利用溶劑熱法，以二茂鐵為前驅(qū)物，以丙酮為溶劑，成功制備出了碳包覆的Fe3O4納米粒子，探討了不同反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)物形貌尺寸的影響。研究結(jié)果表明，反應(yīng)溫度越高得到的碳包覆的Fe3O4粒子尺寸越小。當(dāng)反應(yīng)溫度為210℃時(shí)，碳包覆的Fe3O4粒子的尺寸為120nm;而當(dāng)反應(yīng)溫度為