[发明专利]二硒化钴微/纳米三维多级结构材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于纳米功能材料技术领域，具体涉及一种二硒化钴微/纳米多级结构及其制备方法，和在微波吸收和电磁屏蔽中的应用。

背景技术

随着电子技术的飞速发展，人们生活中电磁辐射不断增多，同时为适应现代战争的需要，隐身材料在武器中将有广泛的应用研究具有吸收电磁波能力的材料有迫切的实用价值。所谓吸波材料，是指能够将投射到它表面的电磁波大部分吸收并转化成其他形式的能量主要是热能而几乎无反射的材料^[1]。材料的形貌和结构对其吸波性能有很大的影响，一般认为吸波性能比较好的结构有以下几种：磁性材料与介电材料的混合物、具有多级结构的材料以及具有核壳结构的材料。其中，具有多级结构的材料由于其结构的复杂性和特殊性，因此有较高的比表面积、尺寸效应和多重反射损耗，会表现出比一些常规材料更优异微波吸收性能^[2-5]。

过渡金属硫族化物MX_n (M = Mn, Fe, Co, Ni; X = S, Se, Te)由于其独特的电子、光学和磁学特性，已经成为近年来的研究热点^[6-8]。其中，CoSe₂在其电子基态是交换增强的Pauli顺磁体，居里温度Tc约为124K；高温时它表现出局域磁距^[9-12]，是一类重要的稀磁半导体，在微波吸收和充电电池中有很大的应用前景。近年来，合成纳米二硒化钴的主要方法有原位合成法^[13]、热分解法^[14]、水/溶剂热法^[15-17]等，相和这些方法相比，溶剂相法一般在相对较低的温度下进行，简便易操作，已报道有很多具有三维多级微纳结构的半导体材料都是通过这种方法成功制备^[18-20]。文献中关于二硒化钴纳米晶体的报道比较少，已经报道的有纳米片状、立方体状和棒状的CoSe₂，但结构控制尚不成熟，应用潜能也有待进一步开发。

本发明通过简便的溶剂热法，利用双表面活性剂的作用，首次合成CoSe₂微/纳米多级结构。该多级结构属于三维材料，与一维或二维材料相比，具有更高的比表面积，更多的散射通道和反射位点，电磁波可以有效的被损耗和衰减，非常适合作为有效的吸波材料。

发明内容

本发明的目的在于提供微波吸收性能优异、成本低廉的三维多级结构的微/纳米材料，并提供该材料的制备方法和应用。

本发明提供的三维多级结构材料，为二硒化钴（CoSe₂）材料，呈毛线团状，该CoSe₂材料随着反应温度的不同，具有不同的比表面积和微纳结构及尺寸，三种不同的CoSe2三维多级结构的最大反射损耗均出现在吸收频率7.28 GHz 处，对应的最大反射损耗分别为-17.70 dB、-23.75 dB和-26.93 dB。

本发明的CoSe₂微/纳米三维多级结构材料具有优异的微波性能，可用于微波吸收和电磁屏蔽中，如制成高性能微波吸收剂，或用于其它电磁器件中。  

本发明还提供上述（毛线团状）CoSe₂微/纳米三维多级材料的制备方法，具体步骤为：

（1）CoSe₂三维多级结构的溶剂热合成：

将0.22~0.28 g四水合醋酸钴Co(CH₃COO)₂·4H₂O和0.53~0.57 g十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）加入到11±0.5 mL的去离子水中，在40~50 ℃下搅拌25-40 min，直至完全溶解；

然后，将26±0.5 mL的二乙烯基三胺（DETA）加入上述溶液中，继续搅拌25~35 min，形成均一的混合溶液；

之后，将0.11~0.12 g的二硒化钴（SeO₂）溶解在2±0.2 mL的去离子水中，缓慢滴加到上述混合溶液中，控制滴加速度为8~15秒/滴；滴加完毕后，继续搅拌15~25 min；将溶液倒入的水热釜中，加热至160~200 ℃，反应16±0.5 h；反应温度的不同阶段，得到的CoSe₂比表面积和微纳结构及尺寸不同；

（2）产物的纯化和后处理：

待水热釜冷却后，将黑色的CoSe₂产物离心分离，用去离子水和无水乙醇洗涤数次，离心分离，在55~65 ℃的真空烘箱中烘干。