[发明专利]一种CeO2/MWCNTs复合材料、制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，尤其涉及一种CeO₂/MWCNTs复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，随着电子工业的快速发展，电磁污染日趋严重，而吸波材料在电磁污染防护领域起到了至关重要的作用。同时在实现军事设备的雷达隐身、减弱电磁干扰、保证信息安全等领域，吸波材料也发挥了极为重要的作用。吸波材料 (微波吸收材料、电磁波衰减材料或雷达隐身材料)可以有效地减少电磁波在物体表面的反射，同时使得入射到材料内部的电磁波被有效地衰减。基于以上原因，微波吸收材料受到国内外研究者的广泛关注。

吸波材料按照其组成可以分为吸波剂和基体。基体在吸波材料中主要起到粘结的作用，而吸波剂是吸波材料的主体，起到电磁波损耗的作用。优秀的吸波剂需要满足轻质、吸收强度大、吸收频带宽、电磁损耗能力强以及环境耐受性强等方面的需求。

多壁碳纳米管(MWCNTs)，具有良好的化学稳定性、优异的热稳定性、高的机械强度和优秀的导电性能等方面的优点。同时质量轻，在制备优秀的吸波剂领域具有较大的潜力。但是单一的多壁碳纳米管(MWCNTs)存在分散性差，易团聚缺陷，影响吸波能力。

铈(Ce)作为周期表中第III族副族镧系元素，其氧化物二氧化铈是一种应用广泛的稀土功能材料。纳米CeO₂独特的储放氧功能以及内部结构含有大量的氧空位使其广泛地应用于燃料电池、光催化、离子薄膜等领域。然而，CeO₂常态下的绝缘特性使得其微波吸收性能鲜有报道。

近年来，也有关于二氧化铈/多壁碳纳米管吸波材料的制备和应用的研究。北京化工大学公开了一种二氧化铈/多壁碳纳米管复合材料，属于碳纳米管复合材料制备领域。特征在于以铈盐和多壁碳纳米管(MWCNTs)为原料，在表面活性剂和碱的作用下，在多壁碳纳米管表面包覆二氧化铈(CeO₂)纳米粒子，得 CeO₂/MWCNTs复合材料；中国科学院金属研究所公开了一种超临界水中碳纳米管上沉积二氧化铈的制备方法。制备过程：首先将碳纳米管在硝酸中纯化处理；然后将Ce(NO₃)₃·6H₂O和经硝酸处理的碳纳米管溶于去离子水中，搅拌；调节混合液pH＝8～10；将混合溶液倒入超临界水反应设备,在搅拌下加热到375～ 450℃，反应0.5～6小时；反应结束后，冷却、过滤，用去离子水冲洗、烘干，即可得到分散性好，平均颗粒尺寸为5nm的碳纳米管上沉积二氧化铈颗粒。然而上述制备方法均不同程度的存在如下问题：制备过程中添加表面活性剂，且 CeO₂均沉积于碳纳米管的表面。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明目的之一在于提供一种 CeO₂/MWCNTs复合材料。

本发明第二个目的在于提供一种CeO₂/MWCNTs复合材料的制备方法。

本发明第三个目的在于提供本申请制备方法制备的CeO₂/MWCNTs复合材料在微波吸收中的应用。

一种CeO₂/MWCNTs复合材料，所述复合材中的CeO₂纳米粒子无序地生长在MWCNTs表面和内部。

如权利要求1所述的CeO₂/MWCNTs复合材料的制备方法，其特征在于：方法步骤如下：

1)多壁碳纳米管的预处理：在250mL三口烧瓶中依次加入MWCNTs、浓硝酸，在140℃下反应6～12小时，待反应结束后，静置，抽滤，洗涤，并于55℃烘箱中真空干燥24小时，得到经浓硝酸酸化处理的MWCNTs；

2)CeO₂/MWCNTs复合材料的制备：将MWCNTs加入到去离子水中，超声分散2小时后再加入六水合硝酸铈，之后缓慢加入浓氨水调节pH＝10-11，将混合溶液转移到反应釜中，于180℃反应24小时，经后处理即得二氧化铈/多壁碳纳米管复合材料。

所述步骤1)中MWCNTs、浓硝酸质量体积比：0.020-0.180g:120-200mL。

所述步骤1)中的反应条件：在100-140℃下反应4-8小时。

所述步骤1)中多壁碳纳米管和浓硝酸的质量体积比为1g:100mL。

任意一种方法制备的CeO₂/MWCNTs复合材料。