CN109762519B - 高熵合金/氧化物复合纳米吸波材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高熵合金/氧化物复合纳米吸波材料的制备方法,以金属钴、铬、铜、镍、铝的硝酸盐及络合剂柠檬酸为原料,调整不同硝酸盐和络合剂配比,在低温下采用溶胶‑凝胶法制备出具有合金相及尖晶石氧化物相的复合材料。本发明制得的吸波材料含有金属颗粒和尖晶石结构氧化物,兼具电损耗与磁损耗两种电磁能量损耗机制,有效地提高了材料的吸波性能,具有宽频高效电磁吸波性能,可以广泛应用于各种民用、军事电磁波吸波领域;本发明制备工艺简单,重复性好。
Description
技术领域
本发明属于吸波材料制备技术领域,具体涉及一种高熵合金/氧化物复合纳米吸波材料的制备方法。
背景技术
近几十年来,随着电子工业的迅猛发展,电磁辐射所带来的安全问题日益突出。越来越多的电磁波充斥着人们的生活空间,造成大量的电磁波污染,电磁污染也成为继大气污染、水污染、噪声污染之后的第四大污染,这些电磁波污染不仅不利于电子设备的正常运行,更会损害人类的身心健康。吸波材料的出现,能够让人们有效的防护电磁辐射,因此高效吸波材料也成为社会关注的热点,无论在军事还是民用领域,吸波材料均具有十分重要的价值。
吸波材料主要由粘结剂和吸收剂组成,粘结剂是材料的成膜物质,而具有吸收特定电磁参数的吸收剂是吸波材料的关键。根据对电磁波的损耗机理不同,吸波材料中的损耗介质可以分为电损耗型和磁损耗型两大类。其中电损耗型介质包括电阻损耗型(炭黑、石墨、金属粉、碳化硅、碳纤维等)和介电损耗型(氮化硅、氮化铁、碳纳米管、石墨烯等),其主要特点是具有较高的电损耗正切角,依靠介质的电子极化或界面极化衰减来吸收电磁波;磁损耗型介质包括各种铁氧体粉、羰基铁粉、超细金属粉和纳米相材料等,具有较高的磁损耗正切角,依靠磁滞损耗、畴壁共振和后效损耗等磁极化衰减吸收电磁波。
随着多学科的交叉研究,吸波材料在材料的选择上有了更大的空间,特别是与其他不同特性材料的复合,使吸波材料的性能有了更大提升。纳米技术的发展进一步提高了吸波材料的性能。材料的纳米化,使得其粒子的物性呈现了独特的吸波性能。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中存在的缺点而提出的,其目的是提供一种高熵合金/氧化物复合纳米吸波材料的制备方法。
本发明的技术方案是:
一种高熵合金/氧化物复合纳米吸波材料的制备方法,包括以下步骤:
(ⅰ)将金属钴、铬、铜、镍、铝的硝酸盐溶于适量溶剂中,搅拌得到硝酸盐混合溶液;
(ⅱ)将一定量的络合剂加入到步骤(ⅰ)所得硝酸盐混合溶液中,搅拌得到硝酸盐与络合剂的混合溶液;
(ⅲ)向步骤(ⅱ)所得硝酸盐与络合剂的混合溶液边搅拌边滴加酸碱中和剂,调节混合溶液pH值至6~8,搅拌后得到混合凝胶;
(ⅳ)将步骤(ⅲ)所得混合凝胶置于烘箱中保温得到干凝胶;
(ⅴ)将步骤(ⅳ)所得干凝胶置于真空气氛箱式炉中进行煅烧,即得高熵合金/氧化物复合材料。
所述步骤(ⅰ)中的溶剂为去离子水、无水乙醇或甲醇中的任意一种或多种的混合。
所述金属钴、铬、铜、镍、铝的硝酸盐的摩尔比为1:1:1:1:1。
所述步骤(ⅰ)中的溶剂为去离子水和乙醇按照体积比5:1混合而得。
所述络合剂为含羟基的糖类中的一种或多种。
所述络合剂为柠檬酸或尿素。
所述金属钴、铬、铜、镍、铝的硝酸盐总量与络合剂的摩尔比为1:0.3~0.8。
所述步骤(ⅳ)中烘箱的温度为110℃,保温时长为48h。
所述步骤(ⅴ)中的锻烧温度为250℃~350℃,烧结气氛为氩气。
所述高熵合金/氧化物复合材料为粒径约30nm的纳米粉体。
所述溶剂加入量为一定量,与硝酸盐总量无关。
所述酸碱中和剂为氨水。
本发明的有益效果是:
本发明提供了一种高熵合金/氧化物复合纳米吸波材料的制备方法,所制备的吸波材料具有粒径小,重量轻等优点,纳米级的粉体吸波材料显著提高了材料的吸波性能;合成产物中存在的高熵氧化物相,在电磁波的作用下,产生巨大的介电损耗,高熵合金相(纳米金属颗粒)则产生磁损耗,二者复合可大幅提高该吸波材料的吸波性能;结构和性能稳定,合成过程能耗低。
附图说明
图1是本发明中实施例1~3所得产物的XRD图谱对照结果(自上而下依次为实施例1~3);
图2是本发明中实施例1、4、5所得产物的XRD图谱对照结果(自上而下依次为实施例5、2、4);
图3是本发明中实施例1所得产物的SEM形貌;
图4是本发明中实施例2中所得产物的TEM形貌。
具体实施方式
下面结合说明书附图及实施例对本发明高熵合金/氧化物复合纳米吸波材料的制备方法进行详细说明:
实施例1
(1)将各金属硝酸盐(Co(NO3)2·6H2O、Cr(NO3)3·9H2O、Cu(NO3)2·3H2O、Ni(NO3)2·6H2O及Al(NO3)2·9H2O)等摩尔比混合,即各金属硝酸盐各取0.02mol,加入250mL去离子水,再加入50mL无水乙醇,在室温下以800r/min的速率搅拌20min后得到完全溶解的硝酸盐混合溶液。
(2)在上述硝酸盐混合液中加入柠檬酸作为络合剂,其中硝酸盐和柠檬酸的比例为1:0.3,搅拌10~20min后,得到硝酸盐与柠檬酸的混合溶液。在上述硝酸盐与柠檬酸的混合溶液中滴加氨水,调节其PH值至6,得到硝酸盐与柠檬酸的溶胶,持续搅拌60min后,得到硝酸盐和柠檬酸的混合凝胶。
柠檬酸作为络合剂加入到硝酸盐中,将各金属离子络合成为网状大分子,缩短金属离子间的距离,促进反应。
(3)将上述凝胶置于110℃烘箱中保温48h得到所需干凝胶。
(4)干凝胶置于真空箱式气氛炉于300℃下烧结,烧结气氛为氩气气氛,最终得到高熵合金/氧化物复合纳米材料。
高熵合金/氧化物复合纳米材料的XRD图谱如图1中1:0.3线所示,SEM形貌如图3所示。
实施例2
(1)将各金属硝酸盐(Co(NO3)2·6H2O、Cr(NO3)3·9H2O、Cu(NO3)2·3H2O、Ni(NO3)2·6H2O及Al(NO3)2·9H2O)以等摩尔比混合,即各金属硝酸盐各取0.02mol,加入250mL去离子水,再加入50mL无水乙醇,在室温下以800r/min的速率搅拌20min后得到完全溶解的硝酸盐混合溶液。
(2)在上述硝酸盐混合液中加入柠檬酸作为络合剂,其中硝酸盐和柠檬酸的比例为1:0.5,搅拌10~20min后,得到硝酸盐与柠檬酸的混合溶液。在上述硝酸盐与柠檬酸的混合溶液中滴加氨水,调节其PH值至7,得到中性硝酸盐与柠檬酸的溶胶,持续搅拌60min后,得到硝酸盐和柠檬酸的混合凝胶。
(3)将上述凝胶置于110℃烘箱中保温48h得到所需干凝胶。
(4)干凝胶置于真空箱式气氛炉于300℃下烧结,烧结气氛为氩气气氛,最终得到高熵合金/氧化物复合纳米材料。
高熵合金/氧化物复合纳米材料的XRD图谱如图1中1:0.5线及图2中300℃线所示,TEM形貌如图4所示。
实施例3
(1)将各金属硝酸盐(Co(NO3)2·6H2O、Cr(NO3)3·9H2O、Cu(NO3)2·3H2O、Ni(NO3)2·6H2O及Al(NO3)2·9H2O)等摩尔比混合,即各金属硝酸盐各取0.02mol,加入250mL去离子水,再加入50mL无水乙醇,在室温下以800r/min的速率搅拌30min后得到完全溶解的硝酸盐混合溶液。
(2)在上述硝酸盐混合液中加入柠檬酸作为络合剂,其中硝酸盐和柠檬酸的比例为1:0.8,搅拌10~20min后,得到硝酸盐与柠檬酸的混合溶液。在上述硝酸盐与柠檬酸的混合溶液中滴加氨水,调节其PH值至8,得到硝酸盐与柠檬酸的溶胶,持续搅拌60min后,得到硝酸盐和柠檬酸的混合凝胶。
(3)将上述凝胶置于110℃烘箱中保温48h得到所需干凝胶。
(4)干凝胶置于真空箱式气氛炉于300℃下烧结,烧结气氛为氩气气氛,最终得到高熵合金/氧化物复合纳米材料。
高熵合金/氧化物复合纳米材料的XRD图谱如图1中1:0.8线所示。
对实施例1,2,3中所得产物分别进行MAUD精修,半定量得到两种物相的含量百分比如表1所示。
表1为本发明所实施例1~3中所得产物的物相半定量分析结果。
表1
实施例4
(1)将各金属硝酸盐(Co(NO3)2·6H2O、Cr(NO3)3·9H2O、Cu(NO3)2·3H2O、Ni(NO3)2·6H2O及Al(NO3)2·9H2O)等摩尔比混合,即各金属硝酸盐各取0.02mol,加入250mL去离子水,再加入50mL无水乙醇,在室温下以800r/min的速率搅拌30min后得到完全溶解的硝酸盐混合溶液。
(2)在上述硝酸盐混合液中加入柠檬酸作为络合剂,其中硝酸盐和柠檬酸的比例为1:0.5,搅拌10~20min后,得到硝酸盐与柠檬酸的混合溶液。在上述硝酸盐与柠檬酸的混合溶液中滴加氨水,调节其PH值至7,得到硝酸盐与柠檬酸的溶胶,持续搅拌60min后,得到硝酸盐和柠檬酸的混合凝胶。
(3)将上述凝胶置于110℃烘箱中保温48h得到所需干凝胶。
(4)干凝胶置于真空箱式气氛炉于250℃下烧结,烧结气氛为氩气气氛,最终得到高熵合金/氧化物复合纳米材料。
高熵合金/氧化物复合纳米材料的XRD图谱如图2中250℃线所示。
实施例5
(1)将各金属硝酸盐(Co(NO3)2·6H2O、Cr(NO3)3·9H2O、Cu(NO3)2·3H2O、Ni(NO3)2·6H2O及Al(NO3)2·9H2O)等摩尔比混合,即各金属硝酸盐各取0.02mol,加入250mL去离子水,再加入50mL无水乙醇,在室温下以800r/min的速率搅拌20min后得到完全溶解的硝酸盐混合溶液。
(2)在上述硝酸盐混合液中加入柠檬酸作为络合剂,其中硝酸盐和柠檬酸的比例为1:0.5,搅拌10~20min后,得到硝酸盐与柠檬酸的混合溶液。在上述硝酸盐与柠檬酸的混合溶液中滴加氨水,调节其PH值至7,得到硝酸盐与柠檬酸的溶胶,持续搅拌60min后,得到硝酸盐和柠檬酸的混合凝胶。
(3)将上述凝胶置于110℃烘箱中保温48h得到所需干凝胶。
(4)干凝胶置于真空箱式气氛炉于350℃下烧结,烧结气氛为氩气气氛,最终得到高熵合金/氧化物复合纳米材料。
高熵合金/氧化物复合纳米材料的XRD图谱如图2中350℃线所示。
Claims (6)
1.一种高熵合金/氧化物复合纳米吸波材料的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
(ⅰ)将金属钴、铬、铜、镍、铝的硝酸盐溶于溶剂中,搅拌得到硝酸盐混合溶液;所述金属钴、铬、铜、镍、铝的硝酸盐的摩尔比为1:1:1:1:1;所述溶剂为去离子水和乙醇按照体积比5:1混合而得;
(ⅱ)将络合剂加入到步骤(ⅰ)所得硝酸盐混合溶液中,搅拌得到硝酸盐与络合剂的混合溶液;所述金属钴、铬、铜、镍、铝的硝酸盐总摩尔量与络合剂的摩尔比为1:0.3~0.8;
(ⅲ)向步骤(ⅱ)所得硝酸盐与络合剂的混合溶液中边搅拌边滴加酸碱中和剂,调节混合溶液pH值至6~8,搅拌后得到混合凝胶;
(ⅳ)将步骤(ⅲ)所得混合凝胶置于烘箱中保温得到干凝胶;
(ⅴ)将步骤(ⅳ)所得干凝胶置于真空气氛箱式炉中进行煅烧,即得高熵合金/氧化物复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种高熵合金/氧化物复合纳米吸波材料的制备方法,其特征在于:所述络合剂为含羟基的糖类中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种高熵合金/氧化物复合纳米吸波材料的制备方法,其特征在于:所述络合剂为柠檬酸或尿素。
4.根据权利要求1所述的一种高熵合金/氧化物复合纳米吸波材料的制备方法,其特征在于:所述步骤(ⅳ)中烘箱的温度为110℃,保温时长为48h。
5.根据权利要求1所述的一种高熵合金/氧化物复合纳米吸波材料的制备方法,其特征在于:所述步骤(ⅴ)中的煅烧温度为250℃~350℃,烧结气氛为氩气。
6.根据权利要求1所述的一种高熵合金/氧化物复合纳米吸波材料的制备方法,其特征在于:所述高熵合金/氧化物复合材料为粒径30nm的纳米粉体。
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