一种镨掺杂锶铁氧体吸波材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种镨掺杂锶铁氧体吸波材料及其制备方法，所述镨掺杂锶铁氧体吸波材料的化学式为：Sr

【技术实现步骤摘要】
一种镨掺杂锶铁氧体吸波材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于电磁波吸收材料领域，尤其涉及一种镨掺杂锶铁氧体吸波材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，M型六铁氧体(MFe
12
O
19
，M＝Sr，Ba，Pb)因其相对较低的价格、高饱和磁化(MS)能力、高矫顽力、高电阻率和耐腐蚀性以及优异的化学稳定性而受到了广泛关注，并已广泛应用于微波器件、磁光学、磁记录介质以及永磁体形式的高频装置等领域。
[0003]M型六角铁氧体被广泛用作微波吸收材料(EMW)，它可以吸收微波并将其转化为热量或其他能量。根据物理原理，电磁波吸收通常包括磁损耗型和介电损耗型。尽管多年来研究人员已经合成了各种微波吸收材料。然而，铁氧体，尤其是尖晶石和六角铁氧体作为传统的磁损耗型微波吸收材料，由于具有较强的磁损耗、易于合成和低成本，仍然是电磁波吸收材料的首选。
[0004]通过掺杂过渡金属离子来提高M型铁氧体的吸波性能是一个研究热点。Sharbati等人合成了纳米晶SrFe
12
‑
2x
Mg
x
Zr
x
O
19
，并通过控制锶铁氧体中取代的Zr和Mg元素的水平(x＝0.5、1.0和1.5)，在8GHz范围内获得了令人满意的反射损耗。Sriramulu等人研究了Sr(Zr
‑
Mn)
x
Fe
12
‑
2x
O
19
六铁氧体的电磁特性，并观察到在10.14
‑
10.64GHz的频带内，当x＝0.6时，最小反射损耗为
‑
27.68dB。但上述铁氧体的吸收强度和频带宽度均有待提高。
[0005]因此，亟需开发一种新的M型铁氧体复合材料，能够解决上述问题，同时简化工艺流程，降低生产成本。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种镨掺杂锶铁氧体吸波材料及其制备方法，制得的吸波材料为纳米材料，能够实现吸波材料的“薄”、“宽”和“强”吸收。
[0007]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种镨掺杂锶铁氧体吸波材料，所述镨掺杂锶铁氧体吸波材料的化学式为：Sr
y
Fe
12
‑
x
Pr
x
O
19
，其中0.05≤x≤0.6，0.8≤y≤1.2。
[0009]本专利技术中，所述镨掺杂锶铁氧体吸波材料的化学式为：Sr
y
Fe
12
‑
x
Pr
x
O
19
，其中0.05≤x≤0.6，0.8≤y≤1.2，例如，所述x可以是0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5或0.6等，所述y可以是0.8、0.9、1、1.1或1.2等。
[0010]本专利技术中，将镨掺入锶铁氧体中，利用镨的变价和离子半径较大等特点，并结合缺Fe
3+
和富Sr
2+
的环境，使得Pr
4+
形成，从而减小晶粒尺寸并形成多面体聚集体。Pr
3+
到Pr
4+
的转化有利于氧空位和Fe
2+
的形成，从而显著改善材料的介电性能并增强微波吸收性能。
[0011]作为本专利技术优选的技术方案，所述镨掺杂锶铁氧体吸波材料的粒径为100
‑
1000nm，例如可以是100nm、300nm、500nm、700nm、900nm或1000nm等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0012]优选地，所述镨掺杂锶铁氧体吸波材料为球形多面体结构。
[0013]作为本专利技术优选的技术方案，所述镨掺杂锶铁氧体吸波材料在C波段和Ku波段同时吸收。
[0014]本专利技术所述镨掺杂锶铁氧体吸波材料在C波段和X波段具有强吸收。
[0015]本专利技术中，所述C波段为4
‑
8GHz，所述X波段为8
‑
12GHz，所述Ku波段为12
‑
18GHz。
[0016]优选地，所述镨掺杂锶铁氧体吸波材料的工作温度为
‑
40
‑
400℃，例如可以是
‑
40℃、0℃、50℃、100℃、150℃、200℃、250℃、300℃、350℃或400℃等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0017]优选地，所述镨掺杂锶铁氧体吸波材料的高矫顽力≥5000Oe，例如可以是5000Oe、5100Oe、5300Oe、5500Oe、5700Oe、6000Oe、6500Oe或7000Oe等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0018]第二方面，本专利技术提供了一种第一方面所述的镨掺杂锶铁氧体吸波材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0019](1)将锶源、铁源、镨源、络合剂和溶剂混合，得到混合溶液；
[0020](2)将pH调节剂和步骤(1)所述混合溶液混合，调节pH，进行恒温搅拌，得到粘稠凝胶；
[0021](3)将步骤(2)所述粘稠凝胶依次进行干燥、热处理和焙烧，得到所述镨掺杂锶铁氧体吸波材料。
[0022]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述镨源和铁源的总摩尔与锶源的摩尔比为(10.5
‑
12):1，例如可以是10.5:1、10.7:1、11:1、11.4:1、11.8:1或12:1等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0023]优选地，步骤(1)所述镨源和铁源的摩尔比为(0.05
‑
0.6):(11.4
‑
11.95)，例如可以是0.05:11.95、0.1:11.5、0.2:11.6、0.4:11.7、0.5:11.8或0.6:11.4等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0024]本专利技术中，所述锶源、铁源和镨源包括硝酸盐、乙酸盐或氯化盐中的任意一种或至少两种的组合，原料纯度为分析纯以上。
[0025]值得说明的是，通过调控镨源和铁源的摩尔比，实现四价镨和三价镨的互换，增加了氧空位和介电损耗。
[0026]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述络合剂包括柠檬酸。
[0027]优选地，步骤(1)所述络合剂的摩尔量与锶源、铁源、镨源中总摩尔量比为(1
‑
5):1，例如可以是1:1、1.5:1、2:1、2.5:1、3:1、4:1或5:1等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为(1
‑
3):1。
[0028]本专利技术中，步骤(1)所述将锶源、铁源、镨源、络本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镨掺杂锶铁氧体吸波材料，其特征在于，所述镨掺杂锶铁氧体吸波材料的化学式为：Sr
y
Fe
12
‑
x
Pr
x
O
19
，其中0.05≤x≤0.6，0.8≤y≤1.2。2.根据权利要求1所述的镨掺杂锶铁氧体吸波材料，其特征在于，所述镨掺杂锶铁氧体吸波材料的粒径为100
‑
1000nm；优选地，所述镨掺杂锶铁氧体吸波材料为球形多面体结构。3.根据权利要求1或2所述的镨掺杂锶铁氧体吸波材料，其特征在于，所述镨掺杂锶铁氧体吸波材料在C波段和Ku波段同时吸收；优选地，所述镨掺杂锶铁氧体吸波材料的工作温度为
‑
40
‑
400℃；优选地，所述镨掺杂锶铁氧体吸波材料的矫顽力≥5000Oe。4.一种权利要求1
‑
3任一项所述的镨掺杂锶铁氧体吸波材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)将锶源、铁源、镨源、络合剂和溶剂混合，得到混合溶液；(2)将pH调节剂和步骤(1)所述混合溶液混合，调节pH，进行恒温搅拌，得到粘稠凝胶；(3)将步骤(2)所述粘稠凝胶依次进行干燥、热处理和焙烧，得到所述镨掺杂锶铁氧体吸波材料。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述镨源和铁源的总摩尔与锶源的摩尔比为(10.5
‑
12):1；优选地，步骤(1)所述镨源和铁源的摩尔比为(0.05
‑
0.6):(11.4
‑
11.95)。6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述络合剂包括柠檬酸；优选地，步骤(1)所述络合剂的摩尔量与锶源、铁源、镨源中总摩尔量比为(1
‑
5):1，优选为(1
‑
3):1。7.根据权利要求4
‑
6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述pH调节剂包括氨水；优选地，步骤(2)所述调节pH为将pH调节至5
‑
8；优选地，步骤(2)所述恒温搅拌的温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：景晓东，宫华扬，李作光，陈子涛，李子玉，
申请(专利权)人：中国科学院赣江创新研究院，
类型：发明
国别省市：