[发明专利]大尺寸磁各向异性修饰的Fe@SiO2@Fe多支结构吸波材料及其制备和应用

说明书

本发明涉及一种大尺寸磁各向异性修饰的Fe@SiO₂@Fe多支结构吸波材料及其制备和应用，其采用立方体的氧化铁为模板，二氧化硅通过表面曲率控制包覆成多支状结构，随后以水热方法在其表面通过配位键和的方式包覆各向异性的四氧化三铁颗粒，最后高温氢氩气环境下还原制得大尺寸的铁颗粒修饰的多支蛋黄‑壳结构。本发明中的Fe@SiO₂@Fe材料表现出优异的微波吸收性能，在5mm厚度下能使微波有效吸收带宽(反射损耗值小于‑10dB)在2‑18GHz范围内覆盖15.32GHz，在厚度为3.02mm时最强反射损耗值可达到‑44.1dB，有效吸收带宽达到13GHz，远超同类型吸波材料，在微波吸收领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于吸波材料技术领域，涉及一种大尺寸磁各向异性修饰的Fe@SiO₂@Fe多支结构吸波材料及其制备和应用。

背景技术

随着高频5G/6G通讯技术的发展，高频电磁波产生的抗污染压力已成为一个紧迫的问题，宽频吸波材料有望解决这种难题。迄今为止，结构设计和成分调控已经被广泛用于扩展电磁波吸收频带。双壳结构可以通过引入可控的异质结接触和快速的电子传输通道来提高电导率，但是目前报道的文献大多以介电组分包覆磁组分为主，这损害了材料的磁损耗能力，导致阻抗匹配失衡，吸收带宽大大缩小。磁组分负载的吸波材料少的原因主要是介电组分表面功能基团较少并且负载的磁颗粒容易团，可以通过负载磁性材料前驱体再还原的方式解决这些问题。但是由于引入的磁性颗粒比较小，影响了材料的磁耦合能力，使整体磁响应范围大大缩减。因此利用有效的策略实现更宽的吸收带宽仍然是目前需要突破的瓶颈。

专利CN108046277A报道了一种微米级中空磁性二氧化硅微球的制备方法，可以得到内外四氧化三铁纳米颗粒包覆的二氧化硅微球，但是由于其未经过还原气氛退火步骤，整体磁性较弱。Xiaohui Li等报道了一种中空蝌蚪状Fe@SiO2@C-Ni材料，将PDA-Ni2+壳层还原得到磁性包覆层，得到的最强的反射损耗值为-45.2dB，13.1GHz极宽的有效吸收带宽，但由于其包覆的磁性颗粒较小，在2-18GHz内仍不能达到覆盖90％以上。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种大尺寸磁各向异性修饰的Fe@SiO₂@Fe多支结构吸波材料及其制备和应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明的技术方案之一提供了一种大尺寸磁各向异性修饰的Fe@SiO₂@Fe多支结构吸波材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取聚乙烯吡咯烷酮溶于戊醇中，依次加入氧化铁的水分散液、柠檬酸钠水溶液、氨水、无水乙醇和正硅酸乙酯，摇晃均匀后静置，随后离心、洗涤、干燥，得到Fe₂O₃@SiO₂粉末；

(2)将Fe₂O₃@SiO₂粉末重新分散于丙酮中，加入二茂铁，超声，随后加入双氧水，继续搅拌，得到前驱体溶液；

(3)将前驱体溶液进行水热反应，所得反应产物分离、洗涤、干燥，得到Fe₂O₃@SiO₂@Fe₃O₄粉末；

(4)将Fe₂O₃@SiO₂@Fe₃O₄粉末在氢氩气氛下退火，即得到目标产物。

进一步的，步骤(1)中，氧化铁为立方体形状氧化铁。

进一步的，步骤(1)中，聚乙烯吡咯烷酮与戊醇的添加量之比为(0.8～1.2)g：10mL，优选为1g：10mL。