CN111014712B - 一种Co/MnO@C复合电磁波吸收材料及其制备方法与应用 - Google Patents

一种Co/MnO@C复合电磁波吸收材料及其制备方法与应用 Download PDF

Info

Publication number
CN111014712B
CN111014712B CN201911312560.XA CN201911312560A CN111014712B CN 111014712 B CN111014712 B CN 111014712B CN 201911312560 A CN201911312560 A CN 201911312560A CN 111014712 B CN111014712 B CN 111014712B
Authority
CN
China
Prior art keywords
electromagnetic wave
absorbing material
wave absorbing
mno
cobalt
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911312560.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN111014712A (zh
Inventor
刘久荣
刘伟
徐冬梅
王凤龙
汪宙
吴莉莉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong University
Original Assignee
Shandong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong University filed Critical Shandong University
Priority to CN201911312560.XA priority Critical patent/CN111014712B/zh
Publication of CN111014712A publication Critical patent/CN111014712A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111014712B publication Critical patent/CN111014712B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/16Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes
    • B22F9/18Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds
    • B22F9/20Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from solid metal compounds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/05Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles
    • B22F1/054Nanosized particles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/07Metallic powder characterised by particles having a nanoscale microstructure
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/16Metallic particles coated with a non-metal
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G45/00Compounds of manganese
    • C01G45/02Oxides; Hydroxides
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K9/00Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
    • H05K9/0073Shielding materials
    • H05K9/0081Electromagnetic shielding materials, e.g. EMI, RFI shielding
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13Energy storage using capacitors

Abstract

本发明属于电磁波吸收材料技术领域,尤其涉及一种Co/MnO@C复合电磁波吸收材料及其制备方法与应用。电磁波吸收材料,其由纳米级氧化锰、纳米级钴颗粒以及外层包覆的碳层组成;其中,所述氧化锰和钴颗粒复合形成片层结构,所述片层结构形成单分散的三维花状球结构,所述碳层包覆在花状球的外表面上。本发明采用溶剂热法和高温碳还原的合成路线制备出花状Co/MnO@C复合粉体材料,此复合材料具有饱和磁化率高,矫顽力大,抗氧化能力强,电磁波吸收性能优异,制备工艺简单以及成本低等特点。

Description

一种Co/MnO@C复合电磁波吸收材料及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于电磁波吸收材料技术领域,尤其涉及一种Co/MnO@C复合电磁波吸收材料及其制备方法与应用。
背景技术
本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解,而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
随着高频通信技术的快速发展和各种微波电子设备的应用,人们的生产生活得到极大便利的同时,电磁污染成为一个新的环境问题。电磁辐射不仅会对人体产生有害影响,危害人体健康,并且还会影响电子产品的正常使用。因此,对电磁波吸收材料的研究受到了人们的广泛关注。另外,电磁波吸收材料作为隐身技术的重要组成部分,在提高军事武器的防御作战能力,降低被探测率方面具有重要意义。
电磁波吸收材料对电磁能量的损耗主要有两种:磁损耗和介电损耗。磁损耗型材料主要包括铁氧体,铁、钴、镍及其合金等磁性材料。由于其高磁导率,磁损耗型材料在制备低厚度吸波剂方面具有很大优势。磁性钴金属颗粒作为典型的磁损耗型电磁波吸收材料,已经广泛地应用于电磁吸收材料的研究中。但是磁性材料的Snoek极限使其在高频率下磁导率下降,限制了它们在高频率下的使用。而且磁性材料密度大,稳定性差,不利于其在工业以及军事上的应用。介电损耗型材料主要包括碳材料、半导体材料,其主要通过极化弛豫和电导损耗来衰减电磁波,密度小且能产生较大的损耗。介电损耗材料与磁性材料的复合能有效综合两者的优势,补充单一损耗的不足,并且,多相复合吸波材料在提高其界面极化,电磁参数可调方面具有很大优势。
近年来,复合材料作为吸波剂的研究已经取得了很大的进展。然而,本发明研究发现:多相复合吸波剂的制备方法目前主要为多层包覆与复合,制备过程比较繁杂。另外,磁性钴颗粒的制备还需要提供还原环境,进一步增加了材料的制备难度。
发明内容
针对上述问题,本发明提供了一种以双金属氧化物为前驱体,通过碳还原制备三相磁损耗/介电损耗复合材料的方法,得到的Co/MnO@C复合吸波材料具有饱和磁化率高,矫顽力大,抗氧化能力强,电磁波吸收性能优异。
本发明第一目的,提供一种Co/MnO@C复合电磁波吸收材料。
本发明第二目的,提供一种Co/MnO@C复合电磁波吸收材料的制备方法。
本发明第三目的,提供所述Co/MnO@C复合电磁波吸收材料的应用。
为实现上述发明目的,本发明公开了下述技术方案:
首先,本发明公开一种Co/MnO@C复合电磁波吸收材料,其由纳米级氧化锰、纳米级钴颗粒以及外层包覆的碳层组成;其中,所述氧化锰和钴颗粒复合形成片层结构,所述片层结构形成单分散的三维花状球结构,所述碳层包覆在花状球的外表面上。
进一步地,所述Co/MnO@C复合电磁波吸收材料中,钴和锰原子的摩尔比为0.5-2:1,超出该范围会导致材料介电常数过大或过小。
进一步地,所述Co/MnO@C复合电磁波吸收材料中,碳层的质量分数为30-40%,此范围有利于提高材料电导性且不破坏原有形貌。
进一步地,所述Co/MnO@C复合电磁波吸收材料中,钴、氧化锰颗粒的粒径均为5-15nm。
进一步地,所述Co/MnO@C复合电磁波吸收材料中,碳层为无定型碳。
进一步地,所述Co/MnO@C复合电磁波吸收材料的直径为0.5-2μm。
其次,本发明公开一种Co/MnO@C复合电磁波吸收材料的制备方法,包括如下步骤:
(1)将钴盐、锰盐溶于溶剂中,然后加入表面活性剂,将得到的混合溶液在密闭条件下加热反应,反应完成后对产物进行洗涤、干燥,得到锰钴氢氧化物;
(2)将所述锰钴氢氧化物进行煅烧处理,得到锰钴双金属氧化物;
(3)对所述锰钴双金属氧化物进行碳还原处理,即得花状Co/MnO@C复合电磁波吸收材料。在锰钴双金属氧化物中,由于高价锰在所采用的碳还原条件下仅能被还原为Mn2+,而高价钴却可以还原为钴单质,从而得到钴、氧化锰和碳的复合物。碳源在高温下热解,形成还原环境,将锰钴双金属氧化物还原,并在外层包覆一层碳,形成Co/MnO@C纳米颗粒均匀分散的三维花状结构。
进一步地,步骤(1)中,钴、锰原子的摩尔比为0.5-2:1。
进一步地,步骤(1)中,所述钴盐、锰盐分别为二价无机钴盐和二价无机锰盐。
进一步地,步骤(1)中,所述二价无机钴盐选自硫酸钴(CoSO4)、氯化钴(CoCl2)、乙酸钴(Co(CH3COO)2)中的任意一种。或者上述二价无机钴盐的水合物中的任意一种,如CoSO4·6H2O、CoCl2·6H2O、Co(CH3COO)2·4H2O。
进一步地,步骤(1)中,所述二价无机锰盐选自硫酸锰(MnSO4)、氯化锰(MnCl2)、乙酸锰(Mn(CH3COO)2)中的任意一种。或者上述二价无机锰盐的水合物中的任意一种,如MnCl2·4H2O、Mn(CH3COO)2·4H2O。
进一步地,步骤(1)中,所述溶剂为乙二醇、异丙醇、甲醇中的任意一种。
进一步地,步骤(1)中,表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮(PVP),表面活性剂同时也作为形貌控制剂,起到控制颗粒尺寸、形貌以及减少团聚的作用。
进一步地,步骤(1)中,所述反应温度为180-220℃,反应时间为18-24h,此反应条件下有利于得到形貌较为完整的三维花状结构。
进一步地,步骤(2)中,所述煅烧处理的温度为400℃-500℃,煅烧时间为2h。
进一步地,步骤(2)中,所述碳还原处理的条件为:将锰钴双金属氧化物与碳源混合后在密闭条件下加热反应。可选地,所述碳源为吡咯;所述反应温度为500-600℃,反应时间为3-7h。
本发明制备的这种电磁波吸收材料具有不同于现有技术的磁损耗机理,具体为:本发明将具有介电损耗的氧化锰、碳以及具有磁损耗的金属钴通过溶剂热合成和碳还原组合在一起。其中,氧化锰和钴纳米颗粒的均匀复合能有效解决单一磁性钴颗粒因电导率过高而引起电磁波反射的问题,并且纳米磁性颗粒更容易在电磁波的作用下产生自然共振、交换共振等多重共振,从而损耗更多的入射电磁波。外层碳层的存在使得内层金属与氧化物得到有效保护,可减少其氧化和腐蚀。另外,三相材料的复合能产生更多的异质界面,在电磁波的作用下,界面两侧电荷所带电性不同而引起界面极化,增加了材料的介电损耗。此合成方法还有效保持了材料的三维花状形貌,使得材料具有大的比表面积,增加了电磁波与材料内部的接触位点,有利于电磁波的多重耗散。
再次,本发明公开所述三维Co/MnO@C复合电磁波吸收材料在无线电通讯系统中电磁屏蔽、防高频电子设备的电磁辐射、构造微波暗室、隐身技术等领域中的应用。
进一步地,所述应用为:一种吸收体,包括所述三维Co/MnO@C复合电磁波吸收材料、石蜡。
进一步地,所述吸收体中,复合吸收材料质量百分比为60-90%。采用本发明的复合电磁波吸收材料制备的吸收体具有优异的电磁波吸收能力,例如,所述吸收体的厚度为2.6mm时,在7.4-12.0GHz频率范围内电磁波吸收达到反射损耗值(RL)<-10dB,即90%的电磁波被吸收。
与现有技术相比,本发明取得了以下有益效果:
(1)本发明的Co/MnO@C复合电磁波吸收材料具有较高的饱和磁化率(14.9emu/g),大的矫顽力Hcj(可达265.1Oe),在高频范围内仍然能够保持较高的磁导率,有利于制备低厚度电磁波吸收剂。
(2)本发明的Co/MnO@C复合电磁波吸收材料的颗粒尺寸和分布均匀,并且制备工艺简单,制作成本较低。
(3)本发明的Co/MnO@C复合电磁波吸收材料中,磁性材料与介电材料多种组分的存在,使材料同时拥有较高的介电损耗和磁损耗,从而提高了材料的整体损耗能力,并且使其具有优良的阻抗匹配能力。
(4)包含本发明的Co/MnO@C复合电磁波吸收材料的吸收体具有吸收强度强,有效吸收带宽大,吸波体厚度薄的特点,从而可广泛应用于无线电通讯系统中电磁屏蔽、防高频电子设备的电磁辐射、构造微波暗室以及隐身技术等领域。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例1制备的锰钴双金属氧化物的XRD衍射图谱和Co/MnO@C复合电磁波吸收材料的XRD衍射图谱。
图2为本发明实施例1制备的Co/MnO@C复合电磁波吸收材料的SEM图。
图3为本发明实施例1制备的Co/MnO@C复合电磁波吸收材料的透射电镜(TEM)图。
图4为本发明实施例1制备的Co/MnO@C复合电磁波吸收材料的高分辨透射图;其中,1表示外层包裹的碳,2表示氧化锰纳米颗粒,3表示钴纳米颗粒。
图5为本发明实施例1制备的Co/MnO@C复合电磁波吸收材料的磁性能测试曲线。
图6为本发明实施例1制备的电磁波吸收材料的电磁波吸收曲线。
图7为本发明实施例2制备的电磁波吸收材料的电磁波吸收曲线。
图8为本发明对比例制备的电磁波吸收材料的电磁波吸收曲线。
具体实施方式
应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所述,现有的电磁波吸收材料在结构、性能等方面仍存在诸多缺点,并且多组分复合材料繁杂的制备过程限制了材料的实际应用。因此,本发明提出一种Co/MnO@C复合电磁波吸收材料及其制备方法;现结合具体实施方式对本发明进一步进行说明。
实施例1
一种Co/MnO@C复合电磁波吸收材料的制备,包括如下步骤:
(1)用Co(CH3COO)2·4H2O作为钴源,Mn(CH3COO)2·4H2O作为锰源,聚乙烯吡咯烷酮(PVP-K30)作为形貌控制剂兼分散剂,将上述钴源、锰源按摩尔比为2:1加到60mL乙二醇溶剂中,再加入0.8g聚乙烯吡咯烷酮,将得到的混合物在密闭条件下于200℃反应24小时;反应完成后对产物进行洗涤,60℃下干燥12小时,得到锰钴氢氧化物前驱体;
(2)将步骤(1)制得的锰钴氢氧化物前驱体于400℃保温2小时以进行煅烧处理;然后将0.8g煅烧得到的产物与1.5mL吡咯混合,置于密闭的反应釜中,在高温炉中于570℃反应5h,吡咯高温分解将锰钴双金属氧化物还原成单质钴与氧化锰,同时在材料外表面形成碳层,即得花状Co/MnO@C复合电磁波吸收材料。
对本实施例制备的复合电磁波吸收材料通过TG测试和计算,得到复合物中碳的质量百分比大约为33%。
对本实施例制备的锰钴双金属氧化物进行XRD测试,结果如图1所示,从图中可以看出:所述锰钴双金属氧化物为面心立方结构的MnCo2O4;对还原后的Co/MnO@C复合物进行元素分析,ICP测试结果表明此复合物中钴和锰元素的相对原子比为69.7%:30.3%。
对本实施例制备的复合电磁波吸收材料进行XRD测试,结果如图1所示,从图中可以看出:所合成的复合电磁波吸收材料中单质钴为面心立方结构钴,并且和标准衍射数据比对(JCPDS-150806)表明合成的钴纯度很高;而氧化锰为立方相氧化锰,与标准衍射卡片(JCPDS No.07-0230)相符合。
对本实施例制备的复合电磁波吸收材料在扫描电子显微镜和透射电子显微镜下进行观察,结果分别如图2-4所示,从图2、3可以看出:所述复合材料由片层结构组成,形成单分散的三维花状球结构,直径在0.5~2.0μm之间。从图4(a)和4(b)中可以看出:合成的复合电磁波吸收材料由钴纳米颗粒3和氧化锰纳米颗粒2均匀复合而成,钴和氧化锰颗粒尺寸均在5-15nm之间,外层包裹了一层碳1。
对本实施例制备的复合电磁波吸收材料用VSM磁力计进行表征,结果如图5所示,可以看出:所述复合电磁波吸收材料的饱和磁化率达到14.9emu/g,远远小于块体钴的饱和磁化率(168emu/g),而矫顽力Hcj高达265.1Oe。
用实施例1制备的花状Co/MnO@C复合电磁波吸收材料制作电磁波吸收体,并进行测试实验,具体如下:
将所述复合电磁波吸收材料与石蜡按照质量比80%:20%混合后压成环状样品(D×d×h=7×3.04×2.0mm),相关参数μr和εr用Agilent Technologies N5244A电磁波矢量网络分析仪测得,反射损失由μr、εr、吸收频率和样品的厚度决定,结果如图6的电磁波吸收曲线所示:
测得εr′在2-18GHz频率范围内波动很小,其值在12.8-8.7之间。
测得εr″在7~12GHz有两个共振峰,其值在5.5-0.37之间。
测得μr′先降低然后趋于平缓,其变化范围为1.14-0.87。
测得μr″在8.3GHz和12.8GHz处有两个共振峰,其值分别为0.31和0.09。
吸收体厚度在2.4mm时,反射损耗吸收峰最小值为-55.3dB,单一厚度下反射损耗值小于-10dB的带宽为4.6GHz。
实施例2
一种Co/MnO@C复合电磁波吸收材料的制备,同实施例1,区别在于:步骤(1)中制备锰钴氢氧化物前驱体时,所述钴源、锰源加入的摩尔比为0.5:1。
对本实验例制备的复合电磁波吸收材料进行扫描电子显微镜(SEM)表征,结果表明:合成的复合电磁波吸收材料直径在1.0-3.0μm之间。
本实验例制备的复合电磁波吸收材料X射线粉末衍射图谱(XRD)表明:所合成的花状Co/MnO@C复合材料中钴为面心立方结构的钴,并且和标准衍射数据比对表明合成的钴纯度很高,氧化锰为立方相氧化锰,ICP测试结果表明此复合物中钴和锰元素的相对原子比为40.6%:59.4%。
将本实验例制备的复合电磁波吸收材料与石蜡按照质量比80%:20%混合后压成环状样品(D外×d内×h=7×3.04×2.0mm),相关参数μr和εr用Agilent TechnologiesN5244A电磁波矢量网络分析仪测得,反射损失由μr、εr、吸收频率和样品的厚度决定。结果如图7的电磁波吸收曲线所示:吸收体厚度在3.2mm时,反射损耗最小值达到-57.6dB,有效吸收带宽为3.6GHz。吸收性能较实施例1有所下降。由此说明:本发明合成的花状Co/MnO@C复合电磁波吸收材料中钴与氧化锰的比例能显著影响材料对电磁波的损耗能力。
实施例3
一种Co/MnO@C复合电磁波吸收材料的制备,同实施例1,区别在于:(1)用CoSO4作为钴源,MnSO4作为锰源,聚乙烯吡咯烷酮(PVP-K30)作为形貌控制剂兼分散剂,将上述钴源、锰源按摩尔比为1:1加到60mL乙二醇溶剂中,再加入0.8g聚乙烯吡咯烷酮,将得到的混合物在密闭条件下于180℃反应20小时;反应完成后对产物进行洗涤,60℃下干燥12小时,得到锰钴氢氧化物前驱体;
(2)将步骤(1)制得的锰钴氢氧化物前驱体于450℃保温2小时以进行煅烧处理;然后将0.8g煅烧得到的产物与1.5mL吡咯混合,置于密闭的反应釜中,在高温炉中于550℃反应7h,吡咯高温分解将锰钴双金属氧化物还原成单质钴与氧化锰,同时在材料外表面形成碳层,即得花状Co/MnO@C复合电磁波吸收材料。
对本实施例制备的复合电磁波吸收材料通过TG测试和计算,得到复合物中碳的质量百分比大约为30%。
X射线粉末衍射图谱(XRD)表明本实施例合成的Co/MnO@C片中钴为面心立方结构的钴,并且和标准衍射数据比对表明合成的钴纯度很高,氧化锰为立方相氧化锰。
实施例4
一种Co/MnO@C复合电磁波吸收材料的制备,同实施例1,区别在于:(1)用CoCl2·6H2O作为钴源,MnCl2·4H2O作为锰源,聚乙烯吡咯烷酮(PVP-K30)作为形貌控制剂兼分散剂,将上述钴源、锰源按摩尔比为1.5:1加到60mL乙二醇溶剂中,再加入1.0g聚乙烯吡咯烷酮,将得到的混合物在密闭条件下于220℃反应18小时;反应完成后对产物进行洗涤,60℃下干燥12小时,得到锰钴氢氧化物前驱体;
(2)将步骤(1)制得的锰钴氢氧化物前驱体于500℃保温2小时以进行煅烧处理;然后将1.1g煅烧得到的产物与1.8mL吡咯混合,置于密闭的反应釜中,在高温炉中于600℃反应3h,吡咯高温分解将锰钴双金属氧化物还原成单质钴与氧化锰,同时在材料外表面形成碳层,即得花状Co/MnO@C复合电磁波吸收材料。
对本实施例制备的复合电磁波吸收材料通过TG测试和计算,得到复合物中碳的质量百分比大约为40%。
X射线粉末衍射图谱(XRD)表明本实施例合成的Co/MnO@C片中钴为面心立方结构的钴,并且和标准衍射数据比对表明合成的钴纯度很高,氧化锰为立方相氧化锰。
对比例
一种MnO@C复合电磁波吸收材料的制备,同实施例1,区别在于:步骤(1)中不加入钴源。
对比例制备的复合电磁波吸收材料X射线粉末衍射图谱(XRD)表明:所合成的三维片层状氧化锰为立方相氧化锰。
对对比例制备的复合电磁波吸收材料进行扫描电子显微镜(SEM)表征,结果表明:所述合成的花状片层状MnO@C材料的尺寸为2.0-3.0μm。
将对比例制备的复合电磁波吸收材料与石蜡按照质量比80%:20%混合后压成环状样品(D外×d内×h=7×3.04×2.0mm),相关参数μr和εr用Agilent TechnologiesN5244A电磁波矢量网络分析仪测得,结果如图8的电磁波吸收曲线所示:测得在吸波体厚度为8mm时,反射损耗最小值为-14.2dB,吸收性能很差。由此说明:钴颗粒对本发明花状Co/MnO@C复合电磁波吸收材料对电磁波的损耗能力具有非常大的影响。
以上所述仅为本申请的优选实施例,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种Co/MnO@C复合电磁波吸收材料,其特征在于,由纳米级氧化锰、纳米级钴颗粒以及外层包覆的碳层组成;其中,所述氧化锰和钴颗粒复合形成片层结构,所述片层结构形成单分散的三维花状球结构,所述碳层包覆在花状球的外表面上;
所述钴、氧化锰颗粒的粒径为5-15nm;
所述Co/MnO@C复合电磁波吸收材料的尺寸为0.5-2μm。
2.如权利要求1所述的Co/MnO@C复合电磁波吸收材料,其特征在于,钴和锰原子的摩尔比为0.5-2:1。
3.如权利要求1所述的Co/MnO@C复合电磁波吸收材料,其特征在于,碳层的质量分数为30-40%。
4.如权利要求1所述的Co/MnO@C复合电磁波吸收材料,其特征在于,所述碳层为无定型碳。
5.一种如权利要求1-4任一所述的Co/MnO@C复合电磁波吸收材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)将钴盐、锰盐溶于溶剂中,然后加入表面活性剂,将得到的混合溶液在密闭条件下加热反应,反应完成后对产物进行洗涤、干燥,得到锰钴氢氧化物;
(2)将所述锰钴氢氧化物进行煅烧处理,得到锰钴双金属氧化物;
(3)对所述锰钴双金属氧化物进行碳还原处理,即得。
6.如权利要求5所述的Co/MnO@C复合电磁波吸收材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,钴、锰原子的摩尔比为0.5-2:1。
7.如权利要求5所述的Co/MnO@C复合电磁波吸收材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述钴盐、锰盐分别为二价无机钴盐和二价无机锰盐。
8.如权利要求7所述的Co/MnO@C复合电磁波吸收材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述二价无机钴盐选自硫酸钴、氯化钴、乙酸钴中的任意一种;或者上述二价无机钴盐的水合物中的任意一种。
9.如权利要求8所述的Co/MnO@C复合电磁波吸收材料的制备方法,其特征在于,所述二价无机钴盐的水合物选自CoSO4•6H2O、CoCl2•6H2O或Co(CH3COO)2•4H2O中的任意一种。
10.如权利要求7所述的Co/MnO@C复合电磁波吸收材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述二价无机锰盐选自硫酸锰、氯化锰、乙酸锰中的任意一种;或者上述二价无机锰盐的水合物中的任意一种。
11.如权利要求10所述的Co/MnO@C复合电磁波吸收材料的制备方法,其特征在于,所述二价无机锰盐的水合物为MnCl2•4H2O或Mn(CH3COO)2•4H2O中的任意一种。
12.如权利要求5所述的Co/MnO@C复合电磁波吸收材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述溶剂为乙二醇、异丙醇、甲醇中的任意一种。
13.如权利要求5所述的Co/MnO@C复合电磁波吸收材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮。
14.如权利要求5所述的Co/MnO@C复合电磁波吸收材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述反应温度为180-220℃,反应时间为18-24h。
15.如权利要求5所述的Co/MnO@C复合电磁波吸收材料的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,所述煅烧处理的温度为400℃-500℃,煅烧时间为2h。
16.如权利要求5所述的Co/MnO@C复合电磁波吸收材料的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,所述碳还原处理的条件为:将锰钴双金属氧化物与碳源混合后在密闭条件下加热反应。
17.如权利要求16所述的Co/MnO@C复合电磁波吸收材料的制备方法,其特征在于,所述碳源为吡咯。
18.如权利要求16所述的Co/MnO@C复合电磁波吸收材料的制备方法,其特征在于,所述反应温度为500-600℃,反应时间为3-7h。
19.权利要求1-4任一项所述的Co/MnO@C复合电磁波吸收材料和/或权利要求5-18任一项所述的方法制备的电磁波吸收材料在无线电通讯系统中电磁屏蔽、防高频电子设备的电磁辐射、构造微波暗室、隐身技术中的应用;
所述应用为:一种吸收体,包括三维Co/MnO@C复合电磁波吸收材料、石蜡;
所述吸收体中,复合吸收材料质量百分比为60-90%。
CN201911312560.XA 2019-12-18 2019-12-18 一种Co/MnO@C复合电磁波吸收材料及其制备方法与应用 Active CN111014712B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911312560.XA CN111014712B (zh) 2019-12-18 2019-12-18 一种Co/MnO@C复合电磁波吸收材料及其制备方法与应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911312560.XA CN111014712B (zh) 2019-12-18 2019-12-18 一种Co/MnO@C复合电磁波吸收材料及其制备方法与应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111014712A CN111014712A (zh) 2020-04-17
CN111014712B true CN111014712B (zh) 2023-05-02

Family

ID=70209866

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911312560.XA Active CN111014712B (zh) 2019-12-18 2019-12-18 一种Co/MnO@C复合电磁波吸收材料及其制备方法与应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111014712B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112930101B (zh) * 2021-01-21 2022-03-22 北京航空航天大学 一种碳包钴复合纳米吸波材料及其制备方法
CN113316379B (zh) * 2021-05-26 2022-09-02 湖南工程学院 一种纳米复合结构吸波剂材料、制备方法及应用
CN113415796B (zh) * 2021-06-02 2022-09-30 山东大学 一种Cu/C复合材料作为电磁波吸收材料的应用
CN113825380B (zh) * 2021-10-18 2023-12-22 盐城工学院 一种钴/氧化锰/多孔石墨化碳吸波材料及其制备方法
CN114108135A (zh) * 2021-10-29 2022-03-01 山东大学 一种碳/氧化锰/钴纳米复合纤维及其制备方法与应用
CN114314679A (zh) * 2021-12-31 2022-04-12 华中科技大学 聚吡咯包覆四氧化三铁纳米花吸波材料、制备方法及应用
CN114538807B (zh) * 2022-03-08 2022-09-30 重庆大学 一种锰尾矿渣基免烧砖及其制备方法和用途
CN114980715B (zh) * 2022-05-30 2024-04-12 山东大学 一种复合多孔微球材料及其制备方法和应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104192820A (zh) * 2014-07-14 2014-12-10 上海应用技术学院 一种介孔碳球/二氧化锰复合纳米材料及其制备方法
CN104876272A (zh) * 2015-04-09 2015-09-02 华东师范大学 一种立方相MnO/多孔碳复合材料的制备方法
CN107051343A (zh) * 2016-12-06 2017-08-18 青岛大学 多层核壳结构的碳@钴酸镍@四氧化三铁复合材料的制备方法
CN107949266A (zh) * 2017-12-27 2018-04-20 山东大学 一种三维多孔花状结构钴/碳纳米复合电磁波吸收材料及其制备方法
CN108039257A (zh) * 2017-12-27 2018-05-15 山东大学 一种三维多孔片层状四氧化三铁/碳纳米电磁波吸收材料及其制备方法
CN109699165A (zh) * 2019-01-29 2019-04-30 山东大学 三维多孔氧化锰-钴复合电磁波吸收材料及其制备方法与应用

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104192820A (zh) * 2014-07-14 2014-12-10 上海应用技术学院 一种介孔碳球/二氧化锰复合纳米材料及其制备方法
CN104876272A (zh) * 2015-04-09 2015-09-02 华东师范大学 一种立方相MnO/多孔碳复合材料的制备方法
CN107051343A (zh) * 2016-12-06 2017-08-18 青岛大学 多层核壳结构的碳@钴酸镍@四氧化三铁复合材料的制备方法
CN107949266A (zh) * 2017-12-27 2018-04-20 山东大学 一种三维多孔花状结构钴/碳纳米复合电磁波吸收材料及其制备方法
CN108039257A (zh) * 2017-12-27 2018-05-15 山东大学 一种三维多孔片层状四氧化三铁/碳纳米电磁波吸收材料及其制备方法
CN109699165A (zh) * 2019-01-29 2019-04-30 山东大学 三维多孔氧化锰-钴复合电磁波吸收材料及其制备方法与应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN111014712A (zh) 2020-04-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111014712B (zh) 一种Co/MnO@C复合电磁波吸收材料及其制备方法与应用
CN108154984B (zh) 一种多孔四氧化三铁/碳纳米棒状电磁波吸收材料及其制备方法与应用
Zhang et al. Confinedly growing and tailoring of Co3O4 clusters-WS2 nanosheets for highly efficient microwave absorption
CN108039257B (zh) 一种三维多孔片层状四氧化三铁/碳纳米电磁波吸收材料及其制备方法
Tyagi et al. Development of hard/soft ferrite nanocomposite for enhanced microwave absorption
Lin et al. Synthesis and microwave absorption properties of plate-like BaFe12O19@ Fe3O4 core-shell composite
CN108124413B (zh) 多孔空心铁纳米球形电磁波吸收材料及制备方法与应用
CN105436498B (zh) 一种多孔镍‑碳纳米复合微球电磁波吸收材料及其制备方法与应用
CN107949266A (zh) 一种三维多孔花状结构钴/碳纳米复合电磁波吸收材料及其制备方法
CN103586460A (zh) 磁性多孔钴空心球电磁波吸收材料及其制备方法与应用
Deng et al. Magnetic and microwave absorbing properties of low-temperature sintered BaZr x Fe (12− x) O 19
CN109054741B (zh) 三明治结构钴镍合金颗粒/还原石墨烯复合材料的制备方法
CN109699165B (zh) 三维多孔氧化锰-钴复合电磁波吸收材料及其制备方法与应用
Chen et al. Effect of Bi doping on the structure and wave absorption properties of barium ferrite
Wang et al. Single-layer and double-layer microwave absorbers based on Co67Ni33 microspheres and Ni0. 6Zn0. 4Fe2O4 nanocrystals
Sahu et al. Enhanced microwave absorbing performance of Sr2+ substituted Nickel-Cobalt nano ferrite for radar and stealth applications
Yang et al. Synthesis and enhanced microwave properties of uniform hollow Fe nanospheres and their core–shell silica nanocomposites
Yu et al. Hollow FeCoNiAl microspheres with stabilized magnetic properties for microwave absorption
CN112996375A (zh) 一种Cu9S5/C复合材料及其制备方法和应用
CN110028930B (zh) 一种HalS-Fe3O4@C复合材料及其制备方法和应用
Liu et al. Facilitating enhanced microwave absorption properties of barium hexaferrite/polyaniline composites based on tunable interfacial polarization by rare earth doping
Wang et al. Microstructure and electromagnetic characteristics of BaTiO3/Ni hybrid particles prepared by electroless plating
JP5160129B2 (ja) 薄片状酸化鉄微粒子、薄片状Fe系金属微粒子及びそれらの製造方法
Bozorgmehr et al. An assessment of electromagnetic properties of substituted hexaferrite/SWCNTs nanocomposite
Raju Ultra-high frequency electromagnetic waves absorption of NiCoCuZn ferrites

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant