[发明专利]一种锰锌铁氧体包覆的碳纳米管磁性材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种锰锌铁氧体包覆碳纳米管磁性复合材料的制备方法，可用于制备一维纳米磁性材料，属于纳米材料领域。

背景技术

锰锌铁氧体材料具有高的磁导率，较高的饱和磁化强度，中高频损耗低等特点，广泛应用于滤波器，宽带变压器，共模扼流圈，各种通讯，传输设备的信号传送系统，电子镇流器中。纳米技术的采用能大幅度地改善材料的性能。然而，制备纳米铁氧体的关键是制备无团聚的、均匀的纳米粉体。铁氧体纳米微粉的制备主要采用湿化学方法，如共沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法、超临界法、微乳液法等。水热法具有成本低、操作方便等特点是一种具有工业化前景的制备方法，然而所报道制备的锰锌铁氧体中大多含有铁的氧化物，严重影响了其性能及应用。

由于独特的光、电、磁和机械性能，碳纳米管在众多领域有着广阔的应用前景。采用水热法将纳米级Mn-Zn铁氧体和碳纳米管结合，将在高性能材料中引起极大的兴趣。特别是碳纳米管优良的电性能和中空的结构，将大大降低Mn-Zn铁氧体的比重，碳纳米管独特的吸收机制将改变Mn-Zn铁氧体作为吸收剂时吸收峰位置较低的缺点，在电磁材料，吸波材料，靶向药物纳米磁性材料等领域具有重要的应用。Qi Zhang等在Materials Chemistry and Physics 116(2009)658上报道了采用水热法将锰锌铁氧体纳米球包覆到碳纳米管上，但其在水热过程中加入了大量的醋酸钠，同时还有有机物聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯乙二醇，这将增加合成成本而且还浪费大量的水来进行最后洗涤。本发明旨在提供一种操作简单、成本更低廉的锰锌铁氧体包覆碳纳米管的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锰锌铁氧体包覆碳纳米管磁性复合材料的制备方法，以满足生产和某些领域发展的需要。

本发明的方法包括如下步骤：

室温下，按一定的化学计量比称取可溶性Mn²⁺、Zn²⁺、Fe³⁺盐，加入蒸馏水超声分散，加入与Fe³⁺的质量比为1∶10～1∶15带有羧基和羟基的碳纳米管，再次超声分散，然后用4～8mol/l的强碱溶液滴定上述混合物至pH值大于8，接着加入2～5ml醋酸，然后放入热水热釜中反应3～24小时，反应完全后，冷却至室温，过滤，滤出物用蒸馏水洗至pH值等于7后用乙醇冲洗，在60～100℃下干燥5～12小时，获得锰锌铁氧体包覆的碳纳米管磁性复合材料。

现分别详述如下：

(1)所述及的碳纳米管选自平均管径为20～40nm带有羧基和羟基的多壁碳纳米管，该带有羧基和羟基的多壁碳纳米管来自深圳纳米港。可采用Materials Chemistry and Physics 116(2009)658上报道的功能化碳纳米管的方法制备。

(2)锰锌铁氧体包覆的碳纳米管磁性复合材料的制备

按一定的化学计量比称取可溶性Mn²⁺、Zn²⁺、Fe³⁺盐，加入蒸馏水，超声处理使盐溶解完全，加入一定量带有羧基和羟基的碳纳米管，再次超声处理使其分散均匀，然后用4～8M可溶性强碱溶液来滴定上述混合物，滴定过程用磁力搅拌器进行搅拌，当pH值大于8时滴定完成，然后加入2～5ml醋酸后将反应物放入水热釜中，在一定条件下反应，反应完全后，体系冷却至室温，过滤反应物，滤出物用大量的蒸馏水洗至PH＝7后用乙醇冲洗，进一步在60～100℃下干燥5～12小时，获得锰锌铁氧体包覆的碳纳米管磁性复合材料。

所述及的按一定的化学计量比称取可溶性Mn²⁺、Zn²⁺、Fe³⁺盐，其中Mn²⁺和Zn²⁺的摩尔数和与Fe³⁺的摩尔数比为1∶2。

所述及的可溶性盐优选MnSO₄、Zn(NO₃)₂·6H₂O、Fe(NO₃)₃·9H₂O；

所述及的一定量带有羧基和羟基的碳纳米管，体积为100ml的反应釜加入碳纳米管的质量为0.5～1.5g；

所述及的可溶性碱包括氢氧化钠、氢氧化钾等可溶性碱中的一种或其混合物；

所述及的用强碱溶液滴定过程中用磁力搅拌器以400～800转/分钟的转速搅拌；

所述及的水热釜的体积为50～200ml；