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电子通讯和电子设备的不断发展,给人们的生活带来便利,同时也会产生大量的电磁波污染。电磁波污染不仅会干扰正常通讯,而且会危害身体健康、恶化自然环境。因此,为了尽可能屏蔽电磁波辐射,制备出具有“薄、轻、宽、强”吸波特点的环境功能吸波材料成为了研究热点。本文采用水热合成法和固气反应法分别合成α-Fe2O3、Fe4N纳米复合物,采用溶胶凝胶法合成α-Fe2O3@SiO2和Fe4N@SiO2核壳纳米复合物。通过X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、振动样品磁强计(VSM)和矢量网络分析仪(VNA)等仪器对α-Fe2O3、Fe4N、α-Fe2O3@SiO2和Fe4N@SiO2复合物进行表征,并对其吸波性能展开研究。主要工作和研究结论如下:
(1)XRD、FESEM、FETEM等结果表明,反应温度、反应时间、添加剂种类等因素对α-Fe2O3纳米颗粒形成具有重要作用。以FeCl3?6H2O为原料,在乙二醇添加量为15mL,200℃水热反应12h条件下,获得结晶性最佳且尺寸为50~60nm的立方状α-Fe2O3颗粒;氮化温度、氮化时间等因素对Fe4N的形成具有重要作用,在520℃氮化3~5h条件下获得不规则条状交织呈网状的纯相Fe4N。
(2)XRD、FESEM、FETEM等结果表明,以α-Fe2O3为前驱体,采用溶胶凝胶法制备出具有不同包覆层厚度的核壳结构α-Fe2O3@SiO2,包覆层(SiO2)厚度从5nm增加到150nm。VSM结果表明,SiO2包覆能够增大矫顽力,SiO2层平均厚度为35nm的α-Fe2O3@SiO2(500 mg)的矫顽力最大,其值为1100Oe。VNA的结果表明,包覆处理和包覆层厚度均会影响样品的吸波性能。包覆后的α-Fe2O3@SiO2比未包覆的α-Fe2O3的吸波性能更佳,当吸波剂厚度为5.0mm时,未包覆的α-Fe2O3的最大反射损耗为-1.2dB,SiO2层平均厚度为35nm的α-Fe2O3@SiO2(500mg)复合样品的吸波性能最佳,在8.91GHz处有最大反射损耗为-3.0dB。
(3)XRD、FESEM、FETEM等结果表明,以Fe4N为前驱体,采用溶胶凝胶法制备出具有不同包覆层厚度的核壳结构Fe4N@SiO2,包覆层(SiO2)厚度从15nm增加到80nm。VSM的结果表明,氮化处理会降低饱和磁化强度,增加矫顽力,Fe4N、Fe4N@SiO2(500 mg)、Fe4N@SiO2(1000 mg)的饱和磁化强度Ms分别为176.5emu/g、132.1emu/g、156.9emu/g,矫顽力Hc依次为81.5Oe、83.0Oe、86.5Oe。VNA的结果表明,包覆处理和包覆层厚度均会影响样品的吸波性能。包覆后的Fe4N@SiO2比未包覆的Fe4N的吸波性更佳,当吸波剂厚度为5.0mm时SiO2包覆层平均厚度为35nm的Fe4N@SiO2(500mg)吸波效果最佳,出现两个吸收峰,其中在17.41GHz处有最大反射损耗为-16.76dB,有效吸收带宽为1.87GHz。
(1)XRD、FESEM、FETEM等结果表明,反应温度、反应时间、添加剂种类等因素对α-Fe2O3纳米颗粒形成具有重要作用。以FeCl3?6H2O为原料,在乙二醇添加量为15mL,200℃水热反应12h条件下,获得结晶性最佳且尺寸为50~60nm的立方状α-Fe2O3颗粒;氮化温度、氮化时间等因素对Fe4N的形成具有重要作用,在520℃氮化3~5h条件下获得不规则条状交织呈网状的纯相Fe4N。
(2)XRD、FESEM、FETEM等结果表明,以α-Fe2O3为前驱体,采用溶胶凝胶法制备出具有不同包覆层厚度的核壳结构α-Fe2O3@SiO2,包覆层(SiO2)厚度从5nm增加到150nm。VSM结果表明,SiO2包覆能够增大矫顽力,SiO2层平均厚度为35nm的α-Fe2O3@SiO2(500 mg)的矫顽力最大,其值为1100Oe。VNA的结果表明,包覆处理和包覆层厚度均会影响样品的吸波性能。包覆后的α-Fe2O3@SiO2比未包覆的α-Fe2O3的吸波性能更佳,当吸波剂厚度为5.0mm时,未包覆的α-Fe2O3的最大反射损耗为-1.2dB,SiO2层平均厚度为35nm的α-Fe2O3@SiO2(500mg)复合样品的吸波性能最佳,在8.91GHz处有最大反射损耗为-3.0dB。
(3)XRD、FESEM、FETEM等结果表明,以Fe4N为前驱体,采用溶胶凝胶法制备出具有不同包覆层厚度的核壳结构Fe4N@SiO2,包覆层(SiO2)厚度从15nm增加到80nm。VSM的结果表明,氮化处理会降低饱和磁化强度,增加矫顽力,Fe4N、Fe4N@SiO2(500 mg)、Fe4N@SiO2(1000 mg)的饱和磁化强度Ms分别为176.5emu/g、132.1emu/g、156.9emu/g,矫顽力Hc依次为81.5Oe、83.0Oe、86.5Oe。VNA的结果表明,包覆处理和包覆层厚度均会影响样品的吸波性能。包覆后的Fe4N@SiO2比未包覆的Fe4N的吸波性更佳,当吸波剂厚度为5.0mm时SiO2包覆层平均厚度为35nm的Fe4N@SiO2(500mg)吸波效果最佳,出现两个吸收峰,其中在17.41GHz处有最大反射损耗为-16.76dB,有效吸收带宽为1.87GHz。