Fe(Co-Ni-Zn)摻雜二氧化錫@多壁碳納米管復合材料的制備及微波吸收性能.pdf

1、“薄、輕、寬、強”新型吸波材料是目前微波吸收領(lǐng)域研究的重點。寬帶隙n-型半導體二氧化錫(SnO2)與多壁碳納米管(MWCNTs)的復合可以提高SnO2的吸波性能;以MWCNTs為基體，磁性金屬(Fe/Co/Ni)和非磁性金屬Zn摻雜的SnO2@MWCNTs復合材料的微波吸收性能是新型吸波材料的一個重要研究方向。
　　本工作制備了SnO2@MWCNTs復合材料和Fe(Co/Ni/Zn)摻雜SnO2@MWCNTs復合材料，采用XRD、

2、FT-IR、SEM、TEM、Raman、XPS等儀器表征了復合材料的形貌和結(jié)構(gòu);采用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測試了材料在2-18 GHz范圍內(nèi)的微波吸收參數(shù)。主要內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　1、采用硝酸酸化法對MWCNTs進行預(yù)處理。以酸化的MWCNTs為基體，SnCl4·5H2O為錫源，氨水為沉淀劑，一步水熱法制備了SnO2@MWCNTs復合材料。研究了MWCNTs的酸化方法和復合材料的制備方法對材料的分散性能和吸波性能的影響。研究結(jié)果表明:S

3、nO2納米粒子均勻負載在MWCNTs表面，粒徑分布為3-5 nm，SnO2@MWCNTs復合材料具有較好的微波吸收性能，其最大反射損耗值為-21.6 dB，微波吸收性能比MWCNTs和SnO2有明顯提高。
　　2、以酸化的MWCNTs為基體，SnCl4·5H2O為錫源，氨水為沉淀劑，六水合硝酸鎳為摻雜劑，一步水熱法制備Ni摻雜SnO2@MWCNTs復合材料。研究了Ni的摻雜加入量對SnO2@MWCNTs復合材料吸波性能的影響。研究

4、結(jié)果表明:(1) Ni的摻雜不改變SnO2@MWCNTs的晶體結(jié)構(gòu)，摻雜屬于替換摻雜，Ni的摻雜使得SnO2和MWCNTs的相互作用增強;(2)28.2％（摩爾分數(shù)）的Ni摻雜SnO2@MWCNTs復合材料在2-18 GHz最大反射損耗值達-39.2 dB，反射損耗值小于-10 dB時的最大吸收寬度為3.6 GHz，Ni摻雜的SnO2@MWCNTs復合材料的吸波性能比SnO2@MWCNTs有明顯的提高。
　　3、以酸化的MWCNT

5、s為基體，SnCl4·5H2O為錫源，氨水為沉淀劑，九水合硝酸鐵為摻雜劑，一步水熱法制備了Fe摻雜SnO2@MWCNTs復合材料。研究了Fe的摻雜加入量對SnO2@MWCNTs復合材料吸波性能的影響。研究結(jié)果表明:(1) Fe的摻雜不改變SnO2@MWCNTs的結(jié)構(gòu)，摻雜屬于替換摻雜，F(xiàn)e的摻雜使得SnO2和MWCNTs的相互作用加強;(2)48.8％（摩爾分數(shù)）的Fe摻雜SnO2@MWCNTs復合材料達最大反射損耗值-44.5 dB，

6、反射損耗值小于-10 dB時的最大吸收頻帶為4.5 GHz。
　　4、分別以六水合硝酸鈷和六水合硝酸鋅為摻雜劑，以酸化的MWCNTs為基體，SnCl4·5H2O為錫源，氨水為沉淀劑，一步水熱法分別制備得到Co(Zn)摻雜SnO2@MWCNTs復合材料。研究了Co(Zn)的摻雜加入量對Co(Zn)摻雜SnO2@MWCNTs復合材料吸波性能的影響。研究結(jié)果表明:(1) Co的摻雜不改變SnO2@MWCNTs的結(jié)構(gòu);而Zn的摻雜加入量較

7、低時，即Sn4+和Zn2+的物質(zhì)量的比分別是3∶1和2∶1時，不改變SnO2@MWCNTs復合材料的結(jié)構(gòu)，當Zn的摻雜加入量較高時，即Sn4+和Zn2+的物質(zhì)的量的比分別是1∶1、1∶2和1∶3時，部分生成了ZnSnO3和Zn2SnO4。
　　(2)38.6％（摩爾分數(shù)）的Co摻雜SnO2@MWCNTs復合材料的最大反射損耗值為-22.8 dB，反射損耗值小于-10dB時的最大吸收寬帶為4.1 GHz。當Sn4+和Zn2+的物質(zhì)的