[发明专利]二氧化锡修饰四氧化三铁/多壁碳纳米管网状复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料，具体涉及一种二氧化锡修饰四氧化三铁/多壁碳纳米管网状复合材料。属于电磁波吸收技术领域。

背景技术

当前人们生活中充斥了各种各样的电子产品，在充分利用电磁波的同时，也存在电磁干扰、信息泄露等诸多问题。电磁波不仅会影响精密仪器的使用，还会对人类健康产生不良影响。因此，电磁污染问题亟待解决。此外，军事领域中电磁隐身技术使得电磁波吸收材料受到更加广泛的关注。

吸波材料是指能吸收、衰减入射的电磁波，并将其电磁能转换成热能耗散掉或使电磁波因干涉而消失的一类材料(刘顺华，刘军民，董星龙，电磁波屏蔽及吸波材料，北京：化学工业出版社，2007，238～240)。微波吸收材料按照吸波机理可分为介电损耗和磁损耗。传统的介电损耗材料有多壁碳纳米管、石墨烯、SiC、ZnO、CuS等；磁损耗材料包括Fe、Co、Ni、铁氧体等。

多壁碳纳米管作为新型纳米材料，因具有新颖的特性，例如高表面积、热传导、机械性能和电子移动，从而使其成为微波吸收材料的重要选择。然而还有许多问题需要解决，多壁碳纳米管不具有磁损耗的能力，且易团聚而导致表面利用率的降低。此外，单纯依靠其介电损耗无法实现对微波的高效吸收。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种二氧化锡修饰四氧化三铁/多壁碳纳米管网状复合材料及其制备方法和应用，是以多壁碳纳米管连接四氧化三铁微球，形成网络连接，用进一步纳米二氧化锡修饰，以达到提高微波吸收能力的目的。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

二氧化锡修饰四氧化三铁/多壁碳纳米管网状复合材料的制备方法，包括步骤：

(1)四氧化三铁/多壁碳纳米管的制备：酸化多壁碳纳米管，与乙二醇混合后，超声分散，然后加入Fe(NO₃)₃·9H₂O和NaAc·3H₂O，200℃反应10小时，后处理即得四氧化三铁/多壁碳纳米管；

(2)二氧化锡修饰：往步骤(1)制备得到的四氧化三铁/多壁碳纳米管中加入蒸馏水以及SnCl₄·5H₂O，搅拌充分溶解，溶解完全后逐滴滴加浓氨水，调节至pH＝10，反应釜中160℃反应18小时，后处理即得二氧化锡修饰四氧化三铁/多壁碳纳米管网状复合材料；

其中，酸化多壁碳纳米管、乙二醇、Fe(NO₃)₃·9H₂O、NaAc·3H₂O、SnCl₄·5H₂O和蒸馏水的配比为60～100mg：60～90mL：1～2mmol：2～4mmol：2～4mmol：70mL。

优选的，步骤(1)中，后处理的具体方法是，用蒸馏水将所得产物充分洗涤至pH呈中性，之后60℃条件下干燥8小时即得。

优选的，步骤(1)中，多壁碳纳米管的酸化方法是，利用浓硝酸在120℃条件下回流6小时。

优选的，步骤(1)中，超声分散时间为2小时。

优选的，步骤(2)中，后处理的具体方法是，用蒸馏水将所得产物充分洗涤至pH呈中性，之后60℃条件下干燥10小时即得。

二氧化锡修饰四氧化三铁/多壁碳纳米管网状复合材料，是按照上述制备方法制备得到的。

二氧化锡修饰四氧化三铁/多壁碳纳米管网状复合材料在微波吸收中的应用。

本发明的工作原理：

四氧化三铁作为一种软磁性材料，可用于微波吸收。四氧化三铁对电磁波可以达到磁损耗的作用。结合多壁碳纳米管和四氧化三铁可以达到增强微波吸收的目的。但是，四氧化三铁微球复合多壁碳纳米管使得碳纳米管的大部分表面裸露在外，无法没有达到最好的阻抗匹配。因此用二氧化锡纳米粒子修饰四氧化三铁复合多壁碳纳米管。纳米二氧化锡的修饰不仅可以提高阻抗匹配，而且纳米二氧化锡量子尺寸效应使纳米粒子的电子能级发生分裂，分裂的能级间隔正处于微波的能量范围内(10^-2eV～10^-4eV)，从而导致新的吸波通道。纳米颗粒在电磁场的辐射下，原子和电子运动加剧，促使磁化，使电磁能转化为热能，从而增加了对电磁波的吸收，使得它比常规尺寸材料拥有更优异的吸波性能。