一种聚苯胺/凹凸棒土/La-Ce共掺杂钡铁氧体复合吸波材料及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种吸波材料，尤其涉及一种聚苯胺/凹凸棒土/La‑Ce共掺杂钡铁氧体复合吸波材料及制备方法。该复合吸波材料是以纯化凹凸棒土为载体，在凹凸棒土表面负载La‑Ce共掺杂钡铁氧体纳米颗粒，以聚苯胺为包覆层。通过1、凹凸棒纯化处理；2、制备La‑Ce共掺杂钡铁氧体纳米粉末;3、制备聚苯胺层包覆的以凹凸棒土为基体的复合吸波材料三个步骤，采用一步原位聚合法制备PANI/ATP/BaLa

A composite microwave absorbing material of Polyaniline / attapulgite / La CE Co doped barium ferrite and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种聚苯胺/凹凸棒土/La-Ce共掺杂钡铁氧体复合吸波材料及制备方法
本专利技术涉及一种吸波材料，尤其涉及一种聚苯胺/凹凸棒土/La-Ce共掺杂钡铁氧体复合吸波材料及制备方法。
技术介绍
目前，数字设备的普及和雷达检测技术的飞速发展，使我们的生活更加便利。但是，这些也会在人们生活空间产生大量的电磁波，导致严重的电磁干扰问题，不仅对高灵敏度的电子设备造成损害，而且也会对身体健康造成负面影响。因此，电磁辐射的保护和屏蔽已经得到了全社会的广泛关注。近来，开发具有薄的厚度，低密度，宽频带，强吸收的高性能微波吸收材料（MAMs）引起了人们极大的兴趣，因为它们可以有效地吸收电磁波，并将电磁能转化为热能或通过干扰衰减电磁波。钡铁氧体（BaM）是一种具有高矫顽力、大饱和磁化强度和单轴磁晶各向异性的六角晶形铁氧体，属于磁损耗材料，其介电损耗几乎为零；导电聚苯胺（PANI）具有质量轻、优异的环境稳定性、抗腐蚀性强，但聚苯胺属于介电材料，它的磁损耗几乎为零，钡铁氧体和导电聚苯胺（PANI）难以作为单一的吸波材料使用。导电聚苯胺（PANI）与钡铁氧体（BaM）进行复合，复合物不仅具有导电聚合物的优异的电性能、柔韧性、质量轻，同时具备钡铁氧体（BaM）的磁性能。以凹凸棒（ATP）为载体进行复合，制备具有核-壳纳米结构的纳米复合材料，则复合后的纳米材料不仅具有介电损耗和磁损耗，还会因为核壳结构引入界面效应、量子效应等物理机制，极大的提升了材料的吸波性能。为本领域提供一种新型吸波材料；同时为凹凸棒土的开发利用及发展有重要意义。目前未见导电聚苯胺、凹凸棒土、La-Ce共掺杂钡铁氧体复合作为吸波材料方面的文献和专利报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种制备成本低、制备过程简单，而且吸波效果好的聚苯胺/凹凸棒土/La-Ce共掺杂钡铁氧体复合吸波材料及制备方法。本专利技术的基本思路是：利用凹凸棒土作为载体，采用一步原位聚合法制备PANI/ATP/BaLa0.4Ce0.1Fe11.5O19纳米复合吸波材料，此种制备方法可以形成三种微观形貌：PANI包覆ATP、PANI包覆BaLa0.4Ce0.1Fe11.5O19、BaLa0.4Ce0.1Fe11.5O19负载在ATP上被PANI包覆，提高材料的介电损耗和磁损耗。同时，凹凸棒土的纳米尺寸效应、带电性有利于电磁波转化为热能，为凹凸棒土提供了新的应用领域。实现本专利技术目的的技术方案是：一种聚苯胺/凹凸棒土/La-Ce共掺杂钡铁氧体复合吸波材料；所述复合吸波材料是以纯化凹凸棒土为载体，在凹凸棒土表面负载La-Ce共掺杂钡铁氧体纳米颗粒，以聚苯胺为包覆层。上述技术方案，所述的凹凸棒土为棒状结构。上述技术方案，所述复合吸波材料化学式为PANI/ATP/BaLa0.4Ce0.1Fe11.5O19。上述技术方案，所述复合吸波材料的微观形貌有三种，包括PANI包覆ATP、PANI包覆BaLa0.4Ce0.1Fe11.5O19、BaLa0.4Ce0.1Fe11.5O19负载在ATP上被PANI包覆。一种聚苯胺/凹凸棒土/La-Ce共掺杂钡铁氧体复合吸波材料制备方法，包括如下步骤：（1）凹凸棒土纯化处理：取凹凸棒土分散于蒸馏水中，机械搅拌后进行自然沉降，除去上层杂质后抽滤并用乙醇清洗；干燥后将其放入马弗炉中煅烧活化；取煅烧活化后的凹凸棒土和盐酸进行超声分散，然后进行加热和回流搅拌；最后，抽滤、水洗直至滤液为中性，经干燥、研磨后得到纯化处理的凹凸棒土；（2）制备La-Ce共掺杂钡铁氧体纳米粉末：将硝酸钡、硝酸镧、硝酸铈、硝酸铁进行混合，加入蒸馏水搅拌至充分溶解，然后加入柠檬酸，混合均匀生成溶胶；搅拌下用氨水调节溶胶pH值，持续恒温搅拌回流，使其形成湿凝胶，再放入鼓风干燥箱中干燥形成干凝胶；而后将其在空气中点燃使其发生自蔓延燃烧反应，得到蓬松珊瑚状棕色粉末，研磨成细小均匀的颗粒，得到前躯体；将前躯体粉末置于马弗炉中煅烧,随炉冷却至室温得到La-Ce共掺杂钡铁氧体纳米粉末；（3）制备聚苯胺层包覆的以凹凸棒土为基体的复合吸波材料：将纯化的凹凸棒土、La-Ce共掺杂钡铁氧体粉末、十二烷基苯磺酸钠在无机酸溶液中进行超声分散，加入苯胺单体进行搅拌；再将溶于HCl溶液中的过硫酸铵，滴加到上述混合物中，进行反应，然后将该混合溶液抽滤、洗涤、真空干燥，研磨得到复合吸波材料。上述技术方案，所述步骤（1）中，凹凸棒土分散于蒸馏水中的固液比维持在固体粉末质量（g）与溶液体积（ml）之比为1:（7～8），机械搅拌时间为0.5～1h，自然沉降时间为4～6h；抽滤、用乙醇清洗次数为2~5次；干燥后放入马弗炉的煅烧活化温度为300-400℃，煅烧活化时间1～2h；煅烧活化的凹凸棒土和盐酸进行超声分散，盐酸浓度为：1~1.5mol/l，凹凸棒土质量（g）和盐酸体积（ml）之比为1：5~7，超声分散时间为5~8min；然后再将溶液加热到60~80℃，回流搅拌1～2h。上述技术方案，所述步骤（2）中，所述La-Ce共掺杂钡铁氧体纳米粉末为BaLa0.4Ce0.1Fe11.5O19粉末；所述硝酸钡、硝酸镧、硝酸铈、硝酸铁摩尔比为1：0.4：0.1:11.5；Ba2++La3++Ce3++Fe3+:柠檬酸摩尔比=1：（1～1.5）；氨水调节溶胶pH=7，持续恒温温度为80~90℃，搅拌回流时间为5h；鼓风干燥箱干燥温度160～180℃，干燥时间8～12h；自蔓延燃烧后得到的前躯体在马弗炉中煅烧温度为900~1100℃，煅烧时间1~2h。上述技术方案，步骤（3）中所述凹凸棒土+BaLa0.4Ce0.1Fe11.5O19与苯胺单体的质量比为：（0.1～0.5）：1.02，凹凸棒土与凹凸棒土+BaLa0.4Ce0.1Fe11.5O19质量比为：（0.01～0.09）：1，十二烷基苯磺酸钠与苯胺单体的摩尔比为：（0.15～0.18）：1；凹凸棒土、BaLa0.4Ce0.1Fe11.5O19、十二烷基苯磺酸钠在无机酸中超声分散为30~60min，加入苯胺单体后搅拌30~60min；所述过硫酸铵溶于1~1.5mol/LHCl溶液中，过硫酸铵与苯胺单体的摩尔比为1:1；反应温度为0~20℃，反应时间为4～8h，混合溶液为墨绿色，然后将该混合溶液抽滤、洗涤、真空干燥。上述技术方案，所述步骤（3）中无机酸为浓度为1~1.5mol/L的HCl溶液或H2SO4溶液。上述技术方案，所述步骤（3）中真空干燥温度为60~80℃。采用上述技术方案后，本专利技术具有以下积极的效果：（1）本专利技术将有机导电聚合物PANI、La-Ce共掺杂钡铁氧体和凹凸棒土进行复合，复合材料不仅具有介电损耗同时还具有磁损耗，引入凹凸棒土作为载体，制备的核壳结构的纳米复合材料具有界面效应、量子效应，极大的提升了材料的吸波性能，为本领域提供一种新型吸波材料，同时为凹凸棒土的开发利用及发展有重要意义；（2）本专利技术中引用十二烷基苯磺酸钠，既可以起到表面活性剂的作用，还有酸掺杂剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚苯胺/凹凸棒土/La-Ce共掺杂钡铁氧体复合吸波材料；其特征在于：所述复合吸波材料是以纯化凹凸棒土为载体，在凹凸棒土表面负载La-Ce共掺杂钡铁氧体纳米颗粒，以聚苯胺为包覆层。/n

【技术特征摘要】
1.一种聚苯胺/凹凸棒土/La-Ce共掺杂钡铁氧体复合吸波材料；其特征在于：所述复合吸波材料是以纯化凹凸棒土为载体，在凹凸棒土表面负载La-Ce共掺杂钡铁氧体纳米颗粒，以聚苯胺为包覆层。


2.如权利要求1所述的聚苯胺/凹凸棒土/La-Ce共掺杂钡铁氧体复合吸波材料，其特征在于：所述的凹凸棒土为棒状结构。


3.如权利要求1所述的聚苯胺/凹凸棒土/La-Ce共掺杂钡铁氧体复合吸波材料，其特征在于：所述复合吸波材料化学式为PANI/ATP/BaLa0.4Ce0.1Fe11.5O19。


4.如权利要求3所述的聚苯胺/凹凸棒土/La-Ce共掺杂钡铁氧体复合吸波材料，其特征在于：所述复合吸波材料的微观形貌有三种，包括PANI包覆ATP、PANI包覆BaLa0.4Ce0.1Fe11.5O19、BaLa0.4Ce0.1Fe11.5O19负载在ATP上被PANI包覆。


5.如权利要求1所述的一种聚苯胺/凹凸棒土/La-Ce共掺杂钡铁氧体复合吸波材料制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）凹凸棒土纯化处理：取凹凸棒土分散于蒸馏水中，机械搅拌后进行自然沉降，除去上层杂质后抽滤并用乙醇清洗；干燥后将其放入马弗炉中煅烧活化；取煅烧活化后的凹凸棒土和盐酸进行超声分散，然后进行加热和回流搅拌；最后，抽滤、水洗直至滤液为中性，经干燥、研磨后得到纯化处理的凹凸棒土；
（2）制备La-Ce共掺杂钡铁氧体纳米粉末：将硝酸钡、硝酸镧、硝酸铈、硝酸铁进行混合，加入蒸馏水搅拌至充分溶解，然后加入柠檬酸，混合均匀生成溶胶；搅拌下用氨水调节溶胶pH值，持续恒温搅拌回流，使其形成湿凝胶，再放入鼓风干燥箱中干燥形成干凝胶；而后将其在空气中点燃使其发生自蔓延燃烧反应，得到蓬松珊瑚状棕色粉末，研磨成细小均匀的颗粒，得到前躯体；将前躯体粉末置于马弗炉中煅烧,随炉冷却至室温得到La-Ce共掺杂钡铁氧体纳米粉末；
（3）制备聚苯胺层包覆的以凹凸棒土为基体的复合吸波材料：将纯化的凹凸棒土、La-Ce共掺杂钡铁氧体粉末、十二烷基苯磺酸钠在无机酸溶液中进行超声分散，加入苯胺单体进行搅拌；再将溶于HCl溶液中的过硫酸铵，滴加到上述混合物中，进行反应，然后将该混合溶液抽滤、洗涤、真空干燥，研磨得到复合吸波材料。


6.如权利要求5所述的聚苯胺/凹凸棒土/La-Ce共掺杂钡铁氧体复合吸波材料制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，凹凸棒...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯辉霞，潘魁，尚琼，张靓，陈娜丽，谭琳，赵丹，吴克谨，白德忠，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62