一種鈰鋅共摻NiFe₂O₄納米粉體及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鈰鋅共摻NiFe2O4納米粉體，屬于吸波材料技術(shù)領(lǐng)域，其通式為：Ni1?xCexFe2?xZnxO4，其中，0≤x≤0.2。本發(fā)明還公開了一種鈰鋅共摻NiFe2O4納米粉體的制備方法。本發(fā)明的一種鈰鋅共摻NiFe2O4納米粉體，不僅產(chǎn)率高，而且純度高，粒徑小且均勻；本發(fā)明的另一目的是提供鈰鋅共摻NiFe2O4納米粉體的制備方法，該方法操作簡單且易于實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，利用溶膠凝膠?自蔓延法制備Ce、Zn共摻NiFe2O4納米，為大規(guī)模生產(chǎn)Ce、Zn共摻NiFe2O4納米粉體提供了一條切實可行的途徑，將所制備的新型納米粉體應(yīng)用于吸波領(lǐng)域，具有良好的前景。
【專利說明】
-種柿巧共慘N i Fe2〇4納米粉體及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于吸波材料技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種姉鋒共滲NWe2〇4納米粉體及其制備 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著伴科技進(jìn)步和社會發(fā)展，手機(jī)、電腦等電子產(chǎn)品已經(jīng)走進(jìn)千家萬戶，給人們的 生活帶來諸多便利，但是由此帶來的電磁污染也隨之出現(xiàn)，吸波材料逐漸成為人們關(guān)注的 焦點。電磁隱蔽，對雷達(dá)保護(hù)或隔離的軍事設(shè)備已經(jīng)在眾多國家引起重視。W此，高性能的 電磁吸波材料成為科學(xué)研究努力的方向。
[0003] 反尖晶石型NiFe2〇4納米晶作為一種各向異性的軟磁性材料，具較高的電阻系數(shù)， 較低的滿旋電流損耗和高飽和磁化強(qiáng)度。運些特性源于其獨特的結(jié)構(gòu)，NiFe2〇4晶體結(jié)構(gòu)用 公式可W表示為恥3+)帆2卞63+]〇4爪3+分別占據(jù)四面體和八面體的位置，化 2+占據(jù)八面體 的位置，二者非平行旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生了較強(qiáng)的磁力矩。因此被廣泛地應(yīng)用在高頻磁記錄、磁共振裝 置、傳感器等領(lǐng)域。另外，由于復(fù)合磁導(dǎo)率的虛部很大，一直受到很大的重視，被廣泛運用于 電磁波吸收領(lǐng)域。
[0004] 研究發(fā)現(xiàn)，在NiFe2〇4中稀±元素的引入可進(jìn)一步改善鐵氧體材料的磁性能，提高 材料的穩(wěn)定性，并為研究新型超常特性的鐵氧體材料奠定基礎(chǔ)。稀上元素離子具有未充滿 的4f電子殼層，具有豐富的能級，4f電子受到屏蔽，當(dāng)稀±元素離子滲入基質(zhì)晶格中時，4f 電子受周圍環(huán)境的影響都很弱，從而增加材料的電磁損耗。目前大多數(shù)研究只針對單一稀 ±元素滲雜的影響，關(guān)于稀±元素與過渡金屬共滲Ni化說4的報道并不多見。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引發(fā)明目的:本發(fā)明的目的在于提供一種姉鋒共滲NiFe204納米粉體，不僅產(chǎn)率高，而 且純度高，粒徑小;本發(fā)明的另一目的是提供姉鋒共滲Ni化說4納米粉體的制備方法。
[0006] 技術(shù)方案:為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0007] 一種姉鋒共滲NWe2化納米粉體，其通式為：
[0008] Ni i-xCexFe2-x 化 x〇4，其中，0《x《0.2。
[0009] 制備一種姉鋒共滲NWe2〇4納米粉體的方法，包括W下步驟：
[0010] 1)按比例稱取Ni、Ce、Fe和化的金屬鹽，溶解在蒸饋水中，磁力攬拌，獲得淡綠色溶 液A;
[0011] 2)稱取絡(luò)合劑溶解在蒸饋水中，磁力攬拌，獲得無色溶液B;
[0012] 3)在攬拌中將無色溶液B緩慢滴加到淡綠色溶液A中，滴加完后繼續(xù)攬拌，得到溶 液C;滴加巧樣酸過程一定要緩慢，且要不斷攬拌；
[OOU] 4)向溶液帥添加抑調(diào)節(jié)劑，調(diào)節(jié)抑為6~7,攬拌得到墨綠色溶膠D;
[0014] 5)將墨綠色溶膠D轉(zhuǎn)移到水浴鍋中，水浴攬拌獲得濕凝膠E;
[0015] 6)將濕凝膠E放入烘箱中干燥獲得干凝膠F;
[0016] 7)將干凝膠F在空氣中點燃，得到蓬松的前驅(qū)體，研磨后獲得前驅(qū)體粉末G;
[0017] 8)前驅(qū)體粉末G般燒后得到目標(biāo)產(chǎn)物姉鋒共滲NWe地4納米粉體。
[0018] 步驟1)中，所述的Ni、Ce、Fe和Zn的金屬鹽分別為均為分析純的六水硝酸儀、硝酸 姉、九水硝酸鐵和硝酸鋒。
[0019] 步驟2)中，所述的絡(luò)合劑為巧樣酸，金屬鹽和巧樣酸的摩爾比為1:1~1:2。
[0020] 步驟4)中，所述的抑調(diào)節(jié)劑為氨水。
[0021] 步驟5)中，所述的水浴攬拌的溫度為70~90°C，時間為3~化。
[0022] 步驟6)中，所述的干燥溫度為100~120°C，干燥時間為20~30h。
[0023] 步驟8)中，所述的般燒的溫度為800~1000°C，時間為2~化。
[0024] 有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一種姉鋒共滲NiFe2〇4納米粉體，不僅產(chǎn)率 高，而且純度高，粒徑小且均勻;本發(fā)明的另一目的是提供姉鋒共滲Ni化地4納米粉體的制備 方法，該方法操作簡單且易于實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，利用溶膠凝膠-自蔓延法制備Ce、Zn共滲 NiFe2化納米，為大規(guī)模生產(chǎn)CeJn共滲Μ化2〇4納米粉體提供了一條切實可行的途徑，將所 制備的新型納米粉體應(yīng)用于吸波領(lǐng)域，具有良好的前景。
【附圖說明】
[0025] 圖1是實施例1-5制備的納米粉體的XRD圖；
[0026] 圖2是實施例3制備的化日.觀日化1.92郵.1〇4納米粉體的了61圖；
[0027] 圖3是實施例1-5制備的納米粉體的磁滯回線圖；
[0028] 圖4是實施例1-5制備的納米粉體的復(fù)磁導(dǎo)率、復(fù)介電常數(shù)和頻率的關(guān)系圖；
[0029] 圖5是實施例1-5制備的納米粉體吸波曲線。
【具體實施方式】
[0030] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】，進(jìn)一步闡明本發(fā)明。
[00川一種姉鋒共滲NWe204納米粉體，其通式為Nii-xCexFe2-xaix04(0《x《0.2)。
[0032] 一種姉鋒共滲Ni化地4納米粉體的制備方法，包括W下步驟：
[0033] 1)按照化學(xué)組成Nii-xCexFe2-xZnx〇4(0《x《0.2)中各金屬離子化學(xué)計量比稱取一 定量的金屬鹽，溶解在蒸饋水中，磁力攬拌，獲得淡綠色溶液A;
[0034] 2)按照金屬離子:巧樣酸為1:1~1:2(摩爾比）稱取一定量的巧樣酸作為絡(luò)合劑溶 解在蒸饋水中，磁力攬拌，獲得無色溶液B;
[0035] 3)在攬拌中將無色溶液B緩慢滴加到淡綠色溶液A中，滴加完后繼續(xù)攬拌，得到溶 液C;
[0036] 4)向溶液C中滴加氨水，調(diào)節(jié)抑為6~7左右，繼續(xù)攬拌，得到墨綠色溶膠D;
[0037] 5)將墨綠色溶膠D轉(zhuǎn)移到水浴鍋中，70~90°C水浴攬拌3~化，獲得濕凝膠E;
[0038] 6)將濕凝膠E放入烘箱中，干燥溫度為100~120°C，干燥時間為20~30h，獲得干凝 膠F;
[0039] 7)將干凝膠F在空氣中點燃，得到蓬松的前驅(qū)體，研磨后獲得前驅(qū)體粉末G;
[0040] 8)前驅(qū)體粉末G在800~1000°C般燒2~化，獲得目標(biāo)產(chǎn)物。
[0041 ] 實施例1
[0042] 一種姉鋒共滲Ni化地4納米粉體的制備方法，包括W下步驟：
[0043] 1)將2.9081g六水硝酸儀、8.08g九水硝酸鐵溶解于100ml蒸饋水中，磁力攬拌 30min，獲得淡綠色溶液A;
[0044] 2)將6.3g巧樣酸溶于50ml蒸饋水?dāng)埌?，磁力攬?0min，獲得無色溶液B;
[0045] 3)在攬拌中將無色溶液B緩慢滴加到淡綠色溶液A中，滴加完后繼續(xù)攬拌化，得到 溶液C;
[0046] 4)向溶液C中滴加氨水，調(diào)節(jié)pH為7左右，繼續(xù)攬拌30min，得到墨綠色溶膠D;
[0047] 5)將墨綠色溶膠D轉(zhuǎn)移到水浴鍋中，80°C水浴攬拌地，獲得濕凝膠E;
[004引6)將濕凝膠E放入烘箱中，110°C干燥2地，獲得干凝膠F;
[0049] 7)將干凝膠F在空氣中點燃，得到蓬松的前驅(qū)體，研磨后獲得前驅(qū)體粉末G;
[(K)加]8)前驅(qū)體粉末G在90(TC般燒化，獲得目標(biāo)產(chǎn)物Ni化地4。
[0化1]實施例2
[0化2] -種姉鋒共滲Ni化地4納米粉體的制備方法，包括W下步驟：
[0化3] 1)將2.7626g六水硝酸儀、7.87始九水硝酸鐵、0.2170g硝酸姉和0.1487g硝酸鋒溶 解于100ml蒸饋水，磁力攬拌30min，獲得淡綠色溶液A;
[0054] 2)將6.3g巧樣酸溶于50ml蒸饋水?dāng)埌瑁帕埌?0min，獲得無色溶液B;
[0055] 3)在攬拌中將無色溶液B緩慢滴加到淡綠色溶液A中，滴加完后繼續(xù)攬拌化，得到 溶液C;
[0056] 4)向溶液C中滴加氨水，調(diào)節(jié)pH為7左右，繼續(xù)攬拌30min，得到墨綠色溶膠D;
[0057] 5)將墨綠色溶膠D轉(zhuǎn)移到水浴鍋中，70°C水浴攬拌化，獲得濕凝膠E;
[005引6)將濕凝膠E放入烘箱中，10(TC干燥30h，獲得干凝膠F;
[0059] 7)將干凝膠F在空氣中點燃，得到蓬松的前驅(qū)體，研磨后獲得前驅(qū)體粉末G;
[0060] 8)前驅(qū)體粉末G在800°C般燒化，獲得目標(biāo)產(chǎn)物Nio. 9日Ceo. 0日化1.9日Zno. 0日化。
[0061] 實施例3
[0062] 一種姉鋒共滲NWe2〇4納米粉體的制備方法，包括W下步驟：
[0063] 1)將2.617：3g六水硝酸儀、7.676g九水硝酸鐵、0.4341g硝酸姉和0.2975g硝酸鋒溶 解于100ml蒸饋水，磁力攬拌30min，獲得淡綠色溶液A;
[0064] 2)將6.3g巧樣酸溶于50ml蒸饋水?dāng)埌?，磁力攬?0min，獲得無色溶液B;
[0065] 3)在攬拌中將無色溶液B緩慢滴加到淡綠色溶液A中，滴加完后繼續(xù)攬拌化，得到 溶液C;
[0066] 4)向溶液C中滴加氨水，調(diào)節(jié)pH為7左右，繼續(xù)攬拌30min，得到墨綠色溶膠D;
[0067] 5)將墨綠色溶膠D轉(zhuǎn)移到水浴鍋中，90°C水浴攬拌化，獲得濕凝膠E;
[0068] 6)將濕凝膠E放入烘箱中，120°C干燥20h，獲得干凝膠F;
[0069] 7)將干凝膠F在空氣中點燃，得到蓬松的前驅(qū)體，研磨后獲得前驅(qū)體粉末G;
[0070] 8)前驅(qū)體粉末G在1000°C般燒化，獲得目標(biāo)產(chǎn)物Nio.sCeo.i化1.9化0.1化。
[0071 ]實施例4
[0072] 一種姉鋒共滲Ni化地4納米粉體的制備方法，包括W下步驟：
[0073] 1)將2.4719g六水硝酸儀、7.47?九水硝酸鐵、0.6511g硝酸姉和0.446?硝酸鋒溶 解于100ml蒸饋水，磁力攬拌30min，獲得淡綠色溶液A;
[0074] 2)將6.3g巧樣酸溶于50ml蒸饋水?dāng)埌瑁帕埌?0min，獲得無色溶液B;
[0075] 3)在攬拌中將無色溶液B緩慢滴加到淡綠色溶液A中，滴加完后繼續(xù)攬拌化，得到 溶液C;
[0076] 4)向溶液C中滴加氨水，調(diào)節(jié)pH為7左右，繼續(xù)攬拌30min，得到墨綠色溶膠D;
[0077] 5)將墨綠色溶膠D轉(zhuǎn)移到水浴鍋中，80°C水浴攬拌地，獲得濕凝膠E;
[0078] 6)將濕凝膠E放入烘箱中，110°C干燥2地，獲得干凝膠F;
[0079] 7)將干凝膠F在空氣中點燃，得到蓬松的前驅(qū)體，研磨后獲得前驅(qū)體粉末G;
[0080] 8)前驅(qū)體粉末G在900 Γ般燒化，獲得目標(biāo)產(chǎn)物Nio. 8日Ce日.化化1.8日Zno.化化。
[0081 ] 實施例5
[0082] 一種姉鋒共滲Ni化地4納米粉體的制備方法，包括W下步驟：
[0083] 1)將2.3264g六水硝酸儀、7.27?九水硝酸鐵、0.8682g硝酸姉和0.5949g硝酸鋒溶 解于100ml蒸饋水，磁力攬拌30min，獲得淡綠色溶液A;
[0084] 2)將6.3g巧樣酸溶于50ml蒸饋水?dāng)埌?，磁力攬?0min，獲得無色溶液B;
[0085] 3)在攬拌中將無色溶液B緩慢滴加到淡綠色溶液A中，滴加完后繼續(xù)攬拌化，得到 溶液C;
[0086] 4)向溶液C中滴加氨水，調(diào)節(jié)pH為7左右，繼續(xù)攬拌30min，得到墨綠色溶膠D;
[0087] 5)將墨綠色溶膠D轉(zhuǎn)移到水浴鍋中，80°C水浴攬拌地，獲得濕凝膠E;
[0088] 6)將濕凝膠E放入烘箱中，110°C干燥2地，獲得干凝膠F;
[0089] 7)將干凝膠F在空氣中點燃，得到蓬松的前驅(qū)體，研磨后獲得前驅(qū)體粉末G;
[0090] 8)前驅(qū)體粉末G在900°C般燒化，獲得目標(biāo)產(chǎn)物Nio. sCeo. 2化1.8化0.2化。
[0091] 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與性能檢驗
[0092] 利用X射線衍射儀對所得樣品進(jìn)行物相結(jié)構(gòu)分析;利用透射電子顯微鏡對樣品的 形貌結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析;利用振動樣品磁強(qiáng)計對樣品的磁性能進(jìn)行確定;利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析對 樣品的電磁參數(shù)進(jìn)行分析。利用所測得電磁參數(shù)W及如下的電磁波傳輸理論公式計算反射 率損耗(RL):
[0093]
[0094] 式中fo為電磁波頻率，d為吸波層的厚度，C為真空中電磁波傳輸速度，ετ、μτ分別代 表吸波層的復(fù)介電常數(shù)(Er= ε'-je")和復(fù)數(shù)磁導(dǎo)率(yr = y'-jy")。
[00巧]圖訪本發(fā)明實施例1-5提供的納米粉體的邸D圖。從圖1中可W看出，當(dāng)Ce、Zn含量 不超過0.1時，樣品為單一的立方尖晶石儀鐵氧體，各特征峰與儀鐵氧體的標(biāo)準(zhǔn)PDF (No. 0711232)卡片基本吻合，沒有其他雜質(zhì)峰出現(xiàn)，運意味著當(dāng)滲雜量不超過0.1，Ce3+和 化能夠很好地進(jìn)入儀鐵氧體的晶格中。然而，當(dāng)滲雜量超過0.15,出現(xiàn)了少許雜質(zhì)峰，經(jīng)過 比對，該雜質(zhì)為Ce化。
[0096]圖2為本發(fā)明實施例3提供的Nio.sCeoiFei.9Zn〇. 1〇4納米吸波粉體的TEM圖。從圖2中 可W看出制備的樣品大致為近似球形的納米顆粒，粒徑分布在30-50nm之間，此結(jié)果和XRD 分析基本一致。另外，從圖2中還可W發(fā)現(xiàn)由于納米尺度的粒子具有高的表面能，使得所制 備的樣品發(fā)生輕微團(tuán)聚。
[0097] 圖3為本發(fā)明實施例1-5提供的納米粉體的磁滯回線。從圖3可W看出，所有的樣品 都具有高的磁化強(qiáng)度和低的矯頑力，符合軟磁體特征。當(dāng)滲雜量x《〇.l時，樣品的飽和磁化 強(qiáng)度Ms隨著滲雜量X增加而提高的，而當(dāng)x>0.15時，樣品的飽和磁化強(qiáng)度Ms隨之減少。
[0098] 圖4為本發(fā)明實施例1-5提供的納米粉體的復(fù)磁導(dǎo)率、復(fù)介電常數(shù)和頻率的關(guān)系。 從圖4(a)-圖4(b)中可W看出，x = 0.15時的樣品復(fù)介電常數(shù)實部最大，x = 0.1時的樣品的 復(fù)介電常數(shù)虛部在14G化左右達(dá)到最大，意味著滲量為0.1的樣品的介電損耗最大;從圖4 (C)-圖4(d)中可W看出，x = 0.1的樣品的復(fù)磁導(dǎo)率實部和虛部都高于其他樣品，因此具有 較大的磁損耗。
[0099] 圖5為本發(fā)明實施例1-5提供的納米粉體吸波曲線。從圖5中可W看出，滲量為0.1 時，樣品具有最優(yōu)的吸波性能，其厚度為2.5mm，在14.4GHz處的最小反射損耗達(dá)到- 19.63地。另外，其有效吸收帶寬(RL《-10地)達(dá)到6.12GHz。
【主權(quán)項】
1. 一種鈰鋅共摻NiFe2〇4納米粉體，其特征在于:其通式為： Nii-xCexFe2-xZnx〇4,其中，0<χ<0·2。2. 制備權(quán)利要求1所述的一種鈰鋅共摻NiFe2〇4納米粉體的方法，其特征在于:包括以下 步驟： 1) 按比例稱取Ni、Ce、Fe和Zn的金屬鹽，溶解在蒸餾水中，磁力攪拌，獲得淡綠色溶液A; 2) 稱取絡(luò)合劑溶解在蒸餾水中，磁力攪拌，獲得無色溶液B; 3) 在攪拌中將無色溶液B緩慢滴加到淡綠色溶液A中，滴加完后繼續(xù)攪拌，得到溶液C; 4) 向溶液C中添加 pH調(diào)節(jié)劑，調(diào)節(jié)pH為6~7，攪拌得到墨綠色溶膠D; 5) 將墨綠色溶膠D轉(zhuǎn)移到水浴鍋中，水浴攪拌獲得濕凝膠E; 6) 將濕凝膠E放入烘箱中干燥獲得干凝膠F; 7) 將干凝膠F在空氣中點燃，得到蓬松的前驅(qū)體，研磨后獲得前驅(qū)體粉末G; 8) 前驅(qū)體粉末G煅燒后得到目標(biāo)產(chǎn)物鈰鋅共摻NiFe2〇4納米粉體。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備鈰鋅共摻NiFe2〇4納米粉體的方法，其特征在于：步驟1) 中，所述的Ni、Ce、Fe和Zn的金屬鹽分別為均為分析純的六水硝酸鎳、硝酸鈰、九水硝酸鐵和 硝酸鋅。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備鈰鋅共摻NiFe2〇4納米粉體的方法，其特征在于：步驟2) 中，所述的絡(luò)合劑為檸檬酸，金屬鹽和檸檬酸的摩爾比為1:1~1:2。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備鈰鋅共摻NiFe2〇4納米粉體的方法，其特征在于：步驟4) 中，所述的pH調(diào)節(jié)劑為氨水。6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備鈰鋅共摻NiFe2〇4納米粉體的方法，其特征在于：步驟5) 中，所述的水浴攪拌的溫度為70~90°C，時間為3~5h。7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備鈰鋅共摻NiFe2〇4納米粉體的方法，其特征在于：步驟6) 中，所述的干燥溫度為100~120°C，干燥時間為20~30h。8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備鈰鋅共摻NiFe2〇4納米粉體的方法，其特征在于：步驟8) 中，所述的煅燒的溫度為800~1000°C，時間為2~5h。
【文檔編號】C04B35/28GK106083024SQ201610435603
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月17日
【發(fā)明人】羅駒華, 顏柱, 王旭, 翟雪松, 姜翠鳳
【申請人】鹽城工學(xué)院