一种二氧化钛包钴微纳米吸波材料制备方法技术

一种二氧化钛包钴微纳米吸波材料制备方法，涉及一种吸波材料制备方法，吸波材料包括磁性金属Co微纳米颗粒和锐钛矿型二氧化钛层，所述Co微纳米颗粒为内部核心，表面均匀包覆着二氧化钛壳层。该方法采用液相还原法和溶胶

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化钛包钴微纳米吸波材料制备方法


[0001]本专利技术涉及一种吸波材料制备方法，特别是涉及一种二氧化钛包钴微纳米吸波材料制备方法。

技术介绍

[0002]随着现代电信技术的快速发展，特别是5G无线通讯技术的到来，人类的生产生活越来越便利的同时电磁辐射污染也日益严重，不仅干扰电子设备的正常运行，而且直接影响公共卫生、危害人体健康。因此，开发吸收能力强、频带宽、厚度薄、重量轻的高性能吸波材料尤为重要。铁磁金属及其合金颗粒损耗机制（磁损耗）单一、阻抗匹配较差，导致性能不佳，无法实现“薄、轻、宽、强”的要求。此外，高密度及化学稳定性差的缺点也限制了其实际应用。将介电材料引入铁磁金属颗粒形成铁磁/介电复合材料可以有效地调节电磁特性，对新型吸波材料的构建及吸波性能优化具有重要的科学意义和应用前景。
[0003]二氧化钛（TiO2）作为典型的半导体材料，具有优异的介电损耗能力，可有效地调节材料的介电性能，提高复合材料的电磁衰减能力。将TiO2与铁磁金属颗粒复合可在显著降低材料密度、提高材料稳定性的基础上改善材料的电磁波吸收性能。同时，TiO2可以引入大量的缺陷偶极和异质界面，且充当过渡层减少电磁波反射，优化阻抗匹配。车仁超等人通过引入磁性铁粒子和介电TiO2层，阻抗匹配逐渐改善，匹配厚度为2.0 mm时，最大反射损耗高达60.98 dB，吸收带宽4.8 GHz。刘彤等人制备了蛋黄壳结构Co@SiO2@Void@C纳米复合材料，在8.8 GHz处最强反射损耗达到44.5 dB；匹配厚度仅为1.7 mm时，其有效吸收带宽达8.0 GHz （9.7~17.7 GHz）。然而，这些合成方法条件严苛、工艺复杂且耗时长，严重阻碍了铁磁金属合金颗粒的实际应用。同时，其吸波效能较低、带宽较窄的缺点急需改善。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种二氧化钛包钴微纳米吸波材料制备方法，本专利技术为一种采用液相还原法和溶胶凝胶法在Co微纳米颗粒表面可控生长TiO2层的核壳结构吸波材料的方法，改善介电弛豫，协同强磁损耗优化阻抗匹配，从而增强吸波效率。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种二氧化钛包钴微纳米吸波材料制备方法，所述方法包括以下制备步骤：步骤一、液相还原法制备Co微纳米球：步骤1）通过85℃水浴处理将六水合氯化钴溶解在乙二醇中；添加氢氧化钠并搅拌20 min，制得混合溶液；步骤2) 逐滴添加水合肼溶液，85℃恒温水浴1h，制得金属钴颗粒；步骤3) 用去离子水和无水乙醇对钴颗粒进行重复洗涤，得到纯净的钴颗粒；步骤4) 将纯净的钴颗粒置于60℃的真空干燥箱中干燥处理12h，制得钴微纳米颗粒；步骤二、溶胶凝胶法制备Co@TiO2复合微纳米颗粒：
步骤1）通过超声处理将Co微纳米颗粒分散在无水乙醇和乙腈的混合溶液中，并逐滴添加氨水溶液；步骤2）在混合液中加入钛源钛酸正四丁酯并持续搅拌2h，得到Co@TiO2核壳结构颗粒；步骤3）用乙腈和无水乙醇对Co@TiO2颗粒进行重复洗涤，得到纯净的Co@TiO2颗粒；步骤4）将Co@TiO2颗粒置于60℃的真空干燥箱中干燥处理12h，制得Co@TiO2微纳米颗粒；步骤5） 将Co@TiO2微纳米颗粒在H2气氛下于500℃的水平管式炉中煅烧2h，制得锐钛矿型TiO2包覆的Co微纳米颗粒。
[0006]所述的一种二氧化钛包钴微纳米吸波材料制备方法，所述吸波材料，其包括磁性金属Co微纳米颗粒和锐钛矿型二氧化钛层，所述Co微纳米颗粒为内部核心，表面均匀包覆着二氧化钛壳层。
[0007]所述的一种二氧化钛包钴微纳米吸波材料制备方法，所述微纳米颗粒尺寸为0.5～3.5 μm。
[0008]所述的一种二氧化钛包钴微纳米吸波材料制备方法，所述乙二醇的体积与六水合氯化钴的物质的量的比为1L:1mol。
[0009]所述的一种二氧化钛包钴微纳米吸波材料制备方法，所述氢氧化钠与六水合氯化钴的物质的量的比为6.5:1。
[0010]所述的一种二氧化钛包钴微纳米吸波材料制备方法，所述水合肼的体积与六水合氯化钴的物质的量的比为750L:1mol。
[0011]所述的一种二氧化钛包钴微纳米吸波材料制备方法，所述无水乙醇和乙腈的体积比为3:1。
[0012]所述的一种二氧化钛包钴微纳米吸波材料制备方法，所述Co颗粒的质量与钛源钛酸正四丁酯的体积比为0.5g:1mL。
[0013]所述的一种二氧化钛包钴微纳米吸波材料制备方法，所述氨水与钛源钛酸正四丁酯的体积比为2:1。
[0014]所述的一种二氧化钛包钴微纳米吸波材料制备方法，所述Co@TiO2复合微纳米颗粒作为吸波剂，在吸波体厚度为2.0～3.5 mm，有效吸波频宽为5.9～18 GHz，覆盖50%C、整个X和Ku波段。
[0015]本专利技术的优点与效果是：本专利技术选用居里温度较高的Co为铁磁金属核，采用溶胶凝胶制备Co@TiO2微纳米复合颗粒。得到的Co@TiO2复合材料具有典型的核壳结构，产生丰富的异质界面增强了界面极化效应；均匀包覆的二氧化钛壳层中存在大量的缺陷增强了偶极极化效应；Co核与二氧化钛壳层的协同作用进一步改善了阻抗匹配，使得到的Co@TiO2在较薄的匹配厚度下，呈现出优异的电磁波衰减和损耗。当涂层厚度为2.3 mm时，最大反射损失达到56.6 dB，对应的有效吸收带宽7.2 GHz（包括65%的Ku波段和82.5%的X波段）。本专利技术制备方法简单、成本低廉、无需复杂的设备同时拥有X、Ku波段的宽频吸收，适合工业化大规模生产。
具体实施方式
[0016]下面结合实施例对本专利技术进行详细说明。
[0017]实施例 1步骤一、液相还原法制备Co微纳米球；步骤11，通过85℃水浴处理将0.02 mol的CoCl2·
6H2O溶解在200 mL乙二醇中；添加0.13 mol氢氧化钠并搅拌20 min，制得混合溶液；步骤12，逐滴添加15 mL水合肼溶液，85℃恒温水浴1h，制得金属钴颗粒；步骤13，将产物在转速3000 rpm时离心5 min，去掉上清液，再用蒸馏水洗涤5次，无水乙醇洗涤3次，得到纯净的钴颗粒；步骤14，将纯净的钴颗粒置于60℃的真空干燥箱中干燥处理12h，制得钴微纳米颗粒。
[0018]步骤二，溶胶凝胶法制备Co@TiO2复合微纳米颗粒；步骤21，通过超声处理将0.5 g的Co微纳米颗粒分散在180 mL的无水乙醇和60 mL的乙腈的混合溶液中，并逐滴添加1 mL的氨水溶液；步骤22，在混合液中加入0.5 mL的钛源钛酸正四丁酯并持续搅拌2h，得到Co@TiO2核壳结构颗粒；步骤23，将所得产物用乙腈和无水乙醇分别清洗3次，得到纯净的Co@TiO2颗粒；步骤24，将Co@TiO2颗粒置于60℃的真空干燥箱中干燥处理12h，制得Co@TiO2微纳米颗粒；步骤25，将Co@TiO2微纳米颗粒在H2气氛下于500℃的水平管式炉中煅烧2h，制得锐钛矿型TiO2包覆的Co微纳米颗粒。
[0019]实施例 2步骤一、液相还原本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二氧化钛包钴微纳米吸波材料制备方法，其特征在于，所述方法包括以下制备步骤：步骤一、液相还原法制备Co微纳米球：步骤1）通过85℃水浴处理将六水合氯化钴溶解在乙二醇中；添加氢氧化钠并搅拌20 min，制得混合溶液；步骤2) 逐滴添加水合肼溶液，85℃恒温水浴1h，制得金属钴颗粒；步骤3) 用去离子水和无水乙醇对钴颗粒进行重复洗涤，得到纯净的钴颗粒；步骤4) 将纯净的钴颗粒置于60℃的真空干燥箱中干燥处理12h，制得钴微纳米颗粒；步骤二、溶胶凝胶法制备Co@TiO2复合微纳米颗粒：步骤1）通过超声处理将Co微纳米颗粒分散在无水乙醇和乙腈的混合溶液中，并逐滴添加氨水溶液；步骤2）在混合液中加入钛源钛酸正四丁酯并持续搅拌2h，得到Co@TiO2核壳结构颗粒；步骤3）用乙腈和无水乙醇对Co@TiO2颗粒进行重复洗涤，得到纯净的Co@TiO2颗粒；步骤4）将Co@TiO2颗粒置于60℃的真空干燥箱中干燥处理12h，制得Co@TiO2微纳米颗粒；步骤5） 将Co@TiO2微纳米颗粒在H2气氛下于500℃的水平管式炉中煅烧2h，制得锐钛矿型TiO2包覆的Co微纳米颗粒。2.根据权利要求1所述的一种二氧化钛包钴微纳米吸波材料制备方法，其特征在于，所述吸波材料，其包括磁性金属Co微纳米颗粒和锐钛矿型二氧化钛层，所述Co微纳米颗粒为内部核心，表面均匀包...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈娜，张栋，王康军，
申请(专利权)人：沈阳化工大学，
类型：发明
国别省市：