[发明专利]一种基于稀土元素镧或铈掺杂的尖晶石型铁氧体材料

说明书

本发明涉及一种于稀土元素镧或铈掺杂的尖晶石型铁氧体材料，该材料的化学通式为ALa_xFe_2‑xO₄或ACe_xFe_2‑xO₄，其中A是指Ni、Cu、Ni与Cu任意比例的混合物之一，0≤x≤0.50。本发明采用一步水热法结合晶化处理技术将稀土元素镧或铈掺杂到尖晶石型镍/铜铁氧体结构中形成ALa_xFe_2‑xO₄或ACe_xFe_2‑xO₄红外辐射材料，该尖晶石型铁氧体材料在3~12μm波段具有很高的法向红外发射率，可适用于红外加热技术领域。

技术领域

本发明涉及新材料技术领域，尤其涉及一种基于稀土元素镧或铈掺杂的尖晶石型铁氧体材料。

背景技术

近年来，随着工业化进程的加快，全球能源短缺问题日益严峻。因此，探索替代能源供应显然是当务之急。红外辐射是一种清洁的新型能源，对自然环境和人类健康友好，涵盖了发电和应用，它是促进环境可持续工业发展的清洁能源最有前途的候选者。毫无疑问，探索高红外辐射材料将为节能提供一种高效便捷的方法。

铁氧体材料因其具有较大的矫顽力、较高的饱和磁化强度、稳定的化学性质以及较高的红外辐射性能等特性，因此在材料领域受到极大的关注，特别是尖晶石结构铁氧体纳米材料。随着化石燃料燃烧导致能源危机的加剧，具有光热转换功能的红外辐射材料在工业加热、节能、医疗、环保等领域展现出了广泛的应用前景。

红外辐射具有强烈的热作用，又称热辐射，其波长范围在0.75~1000 μm之间。红外辐射的应用存在匹配吸收的问题，8~14 μm波段属于远红外范围，在工业加热、军事以及医疗等领域有着广泛的应用，因此，研究材料在8~14 μm波段的辐射性能显得尤为重要。而应用红外辐射加热技术具有节约能源、提高生产率等优点，与红外辐射加热领域匹配的波段正好是8~14 μm，可以满足一般工业加热的需求，因此在该波段具有高红外发射率的材料是目前红外辐射材料领域所关注的焦点。Zhang等人采用高温固相合成法成功制备了Co_0.6Zn_0.4(RE/Mn)_0.8Fe_1.2O₄(RE = La，Ce，Pr，Nd，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy)系铁氧体，该方法采用机械球磨不可避免地存在原料混合不均，难以实现设计的摩尔比；同时，反应耗时长。Wu等人采用溶胶-凝胶自蔓延燃烧法制备了镧掺杂钴铁氧体材料在高温600℃下煅烧才能获得结晶性良好的尖晶石铁氧体，该制备方法同样表现出反应耗时长的缺点。

一步水热法结合晶化处理技术是一种材料合成和改性的简易手段，其具有反应周期短、无污染、快速高效等优点。目前，采用一步水热法结合晶化处理技术制备稀土元素镧或铈掺杂的尖晶石型红外辐射材料ALa_xFe_2-xO₄或ACe_xFe_2-xO₄的相关报道还没有检索到。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有高红反射率的基于稀土元素镧或铈掺杂的尖晶石型铁氧体材料。

为解决上述问题，本发明所述的一种基于稀土元素镧或铈掺杂的尖晶石型铁氧体材料，其特征在于：该材料的化学通式为ALa_xFe_2-xO₄或ACe_xFe_2-xO₄，其中A是指Ni、Cu、Ni与Cu任意比例的混合物之一，0≤x≤0.50。

如上所述的一种基于稀土元素镧或铈掺杂的尖晶石型铁氧体材料的制备方法，包括以下步骤：

⑴将A、La或Ce与Fe的金属硝酸盐按1：x：2-x的金属元素摩尔比进行称量后置于容器中，加入8~12 mL超纯水搅拌至完全溶解，得到混合液；