[发明专利]一种微米尺度多肉状多孔铁钴合金及其制备和应用

说明书

本发明涉及一种微米尺度多肉状多孔铁钴合金及其制备和应用，通过便捷的水热反应‑氢氩气还原的合成策略，成功构筑了微米尺度多肉状多孔铁钴合金。其稳定的涡旋畴结构能够提高磁存储能力，磁矩的剧烈运动有助于提高磁损耗能力，使材料具有较高的复磁导率。多孔结构增加了多重散射，优化了阻抗匹配。因此，与现有技术相比，本发明中的多肉状铁钴合金材料的有效吸收带宽达到5.7GHz，最大反射损耗为‑53.8dB，在2.0‑18.0GHz频率范围内展现出优异的电磁波损耗能力。

技术领域

本发明属于功能材料制备技术领域，涉及一种微米尺度多肉状多孔铁钴合金及其制备和应用。

背景技术

随着科学技术的飞速发展和信息时代的到来，各种电子设备和电子器件已经与我们的生活息息相关。而人们在享受其带来的便利的同时，也不可忽视日益严重的电磁干扰和电磁污染等问题。工业和家庭环境中电子设备的使用，增加了很多电磁波发射源和接收体，造成了电磁干扰和电磁污染，不仅影响电子设备的正常使用，也可能危害人类和其它生物体的健康。为了减少电磁干扰和电磁污染，微波吸收材料应运而生。吸波材料对电磁波的损耗机制主要分为以磁介质为主导的磁损耗以及以电介质和电导体所贡献的介电损耗。其中，磁性材料兼具双重损耗机制等特点，在电磁波吸收领域中应用广泛。磁性过渡金属和合金材料，如铁、钴、镍、铁钴合金等，具有本征铁磁特性，例如饱和磁化强度强、居里温度高、自发磁化和磁晶各向异性等，有利于电磁波的耗散，提高微波吸收性能。

FeCo合金是重要的金属软磁材料，由于具有高饱和磁感应强度、低矫顽力、高磁导率和低磁各向异性常数等独特的性能而倍受关注。这些优异的性能使得铁钴合金在磁记录材料、吸波材料、生物技术、催化触媒材料以及硬质合金材料等众多领域得到广泛的应用。但是，现有的铁钴合金吸波材料一般都是无孔结构等，其在电磁波吸收等方面的性能仍有较大的改善空间。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种微米尺度多肉状多孔铁钴合金及其制备和应用。

通过研究发现，作为微波吸收剂的单组分磁性金属或合金材料仍然面临着一些障碍。例如，吸收带宽窄、反射衰减弱、涂层厚等缺点，阻碍了它们的实际应用。此外，目前研究的磁性纳米粒子具有尺寸限制和单一的磁畴结构，通常显示出相对较弱的磁损耗。相比之下，磁性过渡金属合金材料的组装能实现可调控的各向异性，改变磁畴拓扑结构，有利于提高复磁导率。基于此，制备得到微米尺度多肉状多孔铁钴合金材料。通过调节制备前驱体时的水热反应时间，铁钴合金的微观结构会发生较大的变化，而结构会影响物质的电磁参数与阻抗匹配特性，最终达到精准调控磁性材料吸波性能的目的。其中，多个涡旋畴的稳定结合有助于提高磁存储能力和磁损耗能力，有助于增强铁钴合金对电磁波的衰减能力。

本发明采用高效、简易的水热反应方法来合成前驱体羟基氧化铁钴。在氢氩气氛下高温还原后，产物颗粒分散性较好，并未出现明显的团聚现象。同时这种多肉状多孔铁钴合金在微波吸收领域上表现出优异的综合性能。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明的技术方案之一提供了一种微米尺度多肉状多孔铁钴合金的制备方法，包括以下步骤：

(1)取九水合硝酸铁、六水合硝酸钴、氟化铵、尿素加入去离子水中，搅拌溶解，得到呈透明淡粉色的混合溶液；

(2)将混合溶液转移至反应釜内，水热反应，所得反应产物洗涤、干燥，得到橙色的前驱体粉末；

(3)将前驱体粉末置于氢氩气氛下高温还原，接着冷却至室温后，即得到目标产物。

进一步的，步骤(1)中，九水合硝酸铁、六水合硝酸钴、氟化铵、尿素的摩尔比为(1-3)：(1-4)：(4-10)：(12-18)。

进一步的，步骤(1)中，去离子水的添加量满足：混合溶液中Fe³⁺浓度为0.01～0.03mol/L。