[发明专利]碳磁超结构复合材料及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种碳磁超结构复合材料，其特征为单分散、均一的单晶磁性纳米粒子在片层状石墨上有序分布的超结构；磁性纳米粒子的组成为Fe₃O₄，γ-Fe₂O₃或过渡金属掺杂铁氧体，尺寸为13～40nm；片层状石墨的尺寸为5～30μm，铁和碳元素的原子比为0.117～0.382；复合材料的饱和磁化强度范围为16.17～59.24emu·g^–1，矫顽力为6.44～305.16Oe。

2.如权利要求1所述的碳磁超结构复合材料，其特征在于该材料具有优异的微波吸收特性，在2～18GHz频带范围内反射率小于–10dB；在3.6～18GHz频带范围内反射率小于–20dB；最大反射损耗为–29.3～–44.0dB；碳磁超结构复合材料占其与基体复合物的质量分数为18％。

3.如权利要求1所述的碳磁超结构复合材料，其特征是采用一步自组装法合成，即：通过老化使含过渡金属盐-油酸盐络合物分布在钠盐颗粒表面，在惰性气体保护下烧结，钠盐颗粒表面的涂层分解和碳化，冷却后水洗去掉可溶钠盐模板，最终得到所述碳磁超结构复合材料。

4.一种碳磁超结构复合材料的制备方法，其特征是采用一步自组装法制备碳磁超结构复合材料，具体是：按一定的化学计量比将过渡金属盐、去离子水、油酸钠均匀混合，在70～100℃老化2～4小时，然后将含过渡金属盐-油酸盐络合物与钠盐混合、研磨成粉末，用瓷方舟装载置于管式炉中，在N₂或Ar气保护下一定温度煅烧，冷却后用去离子水抽滤洗涤多次；最后经100℃干燥6小时，得到所述碳磁超结构复合材料；

所述去离子水与金属盐的体积/物质的量之比为(0.5～2):0.00133mL/mol；过渡金属盐为铁盐，或铁盐与钴、镍、锰、锌盐中的一种的混合物；过渡金属盐与油酸盐物质的量之比为0.23～0.38。

5.如权利要求4所述的碳磁超结构复合材料的制备方法，其特征在于钠盐为高熔点和可溶性的硫酸钠或氯化钠中的一种。

6.如权利要求4所述的碳磁超结构复合材料的制备方法，其特征在于煅烧过程中，升温速率为2.5～10℃/min。

7.如权利要求4所述的碳磁超结构复合材料的制备方法，其特征在于煅烧温度为400～550℃，煅烧时间为2～6小时。

8.如权利要求4所述的碳磁超结构复合材料的制备方法，其特征在于铁盐为六水氯化亚铁、七水硫酸亚铁、硝酸铁中的一种。

9.权利要求1～3中任一所述的碳磁超结构复合材料，其在催化剂、电极材料、微波吸收、高密度磁记录材料或传感器中的应用。

10.权利要求4～8中任一权利要求所述方法制备的碳磁超结构复合材料，其在催化剂、电极材料、微波吸收、高密度磁记录材料或传感器中的应用。