磁性纳米粒子/碳纳米管复合吸波材料的制备与性能

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本论文制备了尖晶石铁氧体、纳米镍钴金属粒子包覆碳纳米管的复合吸波材料,考察了其磁性能和0~6GHz(1GHz=1000MHz)频率范围内的吸波性能。(1)采用沸腾回流法制备了Zn0.5Co0.5LaxFe2-xO4/CNTs (x=0.00,0.01,0.03,0.05)和Ni0.4Zn0.35Co0.25LaxFe2-xO4/CNTs复合吸波材料,形貌和物相分析表明,纳米铁氧体粒子成功包覆在碳纳米管表面。(2)考察了不同碳纳米管的百分含量对复合材料Zn0.5Co0.5Fe2O4/CNTs吸波性能的影响,当碳纳米管含量为10%时,复合材料的吸波性能最佳,最优回损值达到-5.66dB,优于-5dB的频宽为744MHz。(3)以10wt%碳纳米管为基准,对Zn0.5Co0.5Fe2O4/CNTs进行镧(L a)掺杂研究。当La掺杂量x=0.03时样品的各项性能最好,Zn0.5Co0.5La0.03Fe1.97O4/CNTs的饱和磁化强度(Ms)最高,为24.581e mu/g; Zn0.5Co0.5La0.03Fe1.97O4/CNTs的吸收峰5758.80MHz处达到最优回损值-27.6dB,优于-5dB的频宽为1042MHz,优于-10dB的频宽为600MHz。(4)考察了镧(La)的掺杂量对Ni0.4Zn0.35Co0.25LaxFe2-xO4/CNTs复合材料磁性及吸波性能的影响, Ni0.4Zn0.35Co0.25La0.05Fe1.95O4/CNTs的饱和磁化强度最高(40.00emu.g-1),Ni0.4Zn0.35Co0.25La0.07Fe1.93O4/CNTs的矫顽力最大(34.38Oe)。在0~6GHz频率范围内,当稀土元素La的掺杂量x=0.07时,复合材料的吸波性能最佳,最优回损值达到-12.0dB,优于-5dB的频宽为1414MHz,优于-10dB的频宽为447MHz。(5)采用化学镀工艺制备了纳米镍钴包覆碳纳米管复合材料,设计正交试验考察了反应温度、pH值、镍钴摩尔比对产物磁性能及吸波性能的影响。对样品的磁性能研究表明:当实验条件为T=60℃、pH=10、Ni:Co=3:7时,矫顽力最大349.776Oe,当实验条件为T=70℃、pH=10、Ni:Co=5:5,饱和磁化强度最大46.396emu·g-1。(6)对化学镀NiCo/CNTs复合材料吸波性能影响因素大小顺序依次为:镀液的温度T﹥镀液的pH值﹥镀层的Co-Ni比,以吸波性能为指标确定最佳实验条件为:镀液的温度T为70℃、镀液的pH值为9、镀层镍钴摩尔比Ni:Co的值为3:7。
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