一種硅藻土基/鎳鋅鐵氧體吸波劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種磁性鎳鋅鐵氧體吸波劑，具體涉及一種低密度硅藻土基/鎳鋅鐵氧體吸波劑及其制備方法，屬于磁性功能材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]尖晶石型鎳鋅鐵氧體是一種重要的功能磁性材料，由于其具有高電阻率、低溫度系數(shù)、高居里溫度、高頻性能良好等特點(diǎn)，在高頻電感磁芯、變壓器、磁記錄材料、微波吸收材料等應(yīng)用領(lǐng)域占有十分重要的地位。但傳統(tǒng)的鐵氧體粉體具有密度大的缺點(diǎn)，限制了其應(yīng)用。
[0003]鐵氧體的制備方法很多，常用的有共沉淀法、水熱合成法、微乳液法和溶膠-凝膠法等。為解決鐵氧體材料密度大的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外主要對(duì)其進(jìn)行復(fù)合化和空心化處理。張晏清等(無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào)1000-324X(2009)04-0732-05)利用檸檬酸鹽溶膠-凝膠法，制備空心微珠-鋇、鍶、鈷鎳鋇鐵氧體復(fù)合粉體涂層，在5-lSGHz內(nèi)微波反射損耗大于單純鐵氧體涂層；古映瑩(磁性材料及器件1001-3830(2007)02-0037-03)采用水熱模板法，以三乙胺和聚乙二醇作為模板劑，制備了密度為4g/cm3?4.7g/cm3的納米微孔鎳鋅鐵氧體;Albuquerque(Journal of Magnetism and Magnetic Materials 192( 1999)277-280)利用溶膠凝膠法，在S12表面包覆鎳鋅鐵氧體，其飽和磁化強(qiáng)度和矯頑力均大于普通鎳鋅鐵氧體。魏世丞(CN102531563 A)采用溶膠凝膠法制備鎳鋅鎂鑭鐵氧體納米吸波材料，其在l_18GHz內(nèi)有兩個(gè)吸收區(qū)間，實(shí)現(xiàn)寬頻吸收。邱琴(CN 101665635 A)采用空心微珠、開(kāi)孔膨脹珍珠巖和閉孔珍珠巖為模板制備了具有一定保溫效果，且吸波性能好的鐵氧體-多孔復(fù)合粉體。安玉良(CN102134470 A)制備多孔炭材料負(fù)載納米鐵氧體吸波材料，得到顆粒結(jié)晶細(xì)小，不團(tuán)聚，且結(jié)合牢固的多孔炭材料負(fù)載鐵氧體比較牢固。酒紅芳(CN 102531562 A)以水熱法制備的C微球作為模板，制備鎳鋅鐵氧體-C前驅(qū)物復(fù)合微球，通過(guò)煅燒去除模板，得到飽和磁化強(qiáng)度高達(dá)85mu/g的軟磁中孔鎳鋅鐵氧體。
[0005]硅藻土主要成分為無(wú)定形S12,孔隙率大，其主要用于助濾劑、吸附劑和載體的原料。孟巖巖(CN 102513083 A)在娃藻土顆粒表面負(fù)載納米氧化鋅，使得納米氧化鋅對(duì)可見(jiàn)光的利用率和光催化性能提尚。
[0004]目前制備鎳鐵氧體的方法主要存在以下缺陷:空心模板容易破裂，成本較高，煅燒溫度高，工藝復(fù)雜等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種硅藻土基/鎳鋅鐵氧體吸波劑及其制備方法。該娃藻土基/鎳鋅鐵氧體吸波劑具有娃藻土為核，外殼包裹NixZm-xFe204鐵氧體的核殼結(jié)構(gòu)，是通過(guò)檸檬酸溶膠凝膠法制備的，其制備方法簡(jiǎn)單易行，成本較低，適于工業(yè)化生產(chǎn);所制備的硅藻土基/鎳鋅鐵氧體吸波劑具有良好的電磁損耗性能。
[0006]—種娃藻土基/鎳鋅鐵氧體吸波劑，其特征在于:所述吸收劑以多孔娃藻土為基體，在其表面負(fù)載NixZm-xFe204鐵氧體，其中X的取值范圍為0.3?I;所述多孔硅藻土的質(zhì)量百分比含量10%?60%。
[0007]一種硅藻土基/鎳鋅鐵氧體吸波劑及其制備方法，包括以下步驟:
(1)娃藻土的預(yù)處理:將娃藻土用0.lmol/L?0.5mol/L的鹽酸清洗2h?4h，過(guò)濾后用去離子水清洗至中性，經(jīng)過(guò)濾后將其在60?100 0C烘干至絕干，再經(jīng)400?460 °C下煅燒2?4h。
(2)前驅(qū)液的配制:在室溫下，按NiXZm-XFe2O4中各金屬元素的摩爾質(zhì)量(其中X的取值范圍為0.3?I)稱取N1、Zn和Fe的金屬鹽，分別溶解于水中，得到濃度為0.45?0.9mol/L的混合鹽溶液；向混合金屬鹽溶液中加入檸檬酸，攪拌均勻，加入檸檬酸的量與金屬離子摩爾比為1:1?1:2;向混合溶液中滴加氨水，調(diào)節(jié)溶液pH至5?8;
(3)硅藻土基鎳鋅鐵氧體干凝膠的制備:向步驟(2)中得到的溶液中加入硅藻土，加入的硅藻土的量與金屬離子的質(zhì)量比為1: 2?2:1;將混合溶液于60?90 °C溫度下300?600r/min速度下攪拌3?6h，得到粘稠的溶膠，將溶膠轉(zhuǎn)移至i甘禍中，于100?130°C干燥20?40h，得到硅藻土基鎳鋅鐵氧體前驅(qū)體干凝膠；
(4)娃藻土基鎳鋅鐵氧體的形成:將干凝膠以4?6°C/min的速率升溫至210?240 °C預(yù)燒，干凝膠形成蓬松樹(shù)枝狀;將樹(shù)枝狀樣品冷卻至室溫研磨成粉末狀，將其以升溫速率10?150C/min升溫到600?900°C，并保溫2?4h，隨爐冷卻后即得微波吸收劑。
[0008]所述步驟(2)的金屬鹽主要包括硝酸鹽、氯鹽和硫酸鹽。
[0009]本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有一下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明以吸附性極強(qiáng)的硅藻土為模板，制備了硅藻土基/鎳鋅鐵氧體復(fù)合材料，使得硅藻土基/鎳鋅鐵氧體的比重較純鐵氧體顯著降低，密度僅為1.5?3g/cm2，具有質(zhì)輕的特點(diǎn)；本發(fā)明所用硅藻土模板原料廣泛，價(jià)格低廉；本發(fā)明微波吸收劑兼具有電損耗特性和磁損耗特性。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為實(shí)施例1制備的硅藻土基/鎳鋅鐵氧體的XRD圖；
圖2為實(shí)施例1硅藻土負(fù)載鎳鋅鐵氧體前后的SEM圖；(a)為負(fù)載前；(b)為負(fù)載后圖3為實(shí)施例1硅藻土基/鎳鋅鐵氧體的電磁參數(shù)圖；
圖4為實(shí)施例2硅藻土基/鎳鋅鐵氧體的電磁參數(shù)圖；
圖5為實(shí)施例3硅藻土基/鎳鋅鐵氧體的電磁參數(shù)圖；
圖6為實(shí)施例4硅藻土基/鎳鋅鐵氧體的電磁參數(shù)圖；
圖7為實(shí)施例5硅藻土基/鎳鋅鐵氧體的電磁參數(shù)圖；
其中圖3-7中(a)復(fù)介電常數(shù)，(b)復(fù)磁導(dǎo)率)
【具體實(shí)施方式】
[0011]實(shí)施例1
(1)硅藻土的預(yù)處理:將硅藻土用0.lmol/L的鹽酸清洗2h，過(guò)濾后用去離子水清洗至中性，經(jīng)過(guò)濾后將其在60 0C烘干至絕干，再經(jīng)400 0C下煅燒4h。
(2)前驅(qū)液的配制:室溫下，將2.1384gNiCl2.6H20、2.8623gZnCl2 和16.2g FeCl3.6H20溶解于10mL水中得到混合金屬鹽溶液；向混合溶液中加入18.9126g檸檬酸，攪拌均勻，向混合溶液中滴加氨水，調(diào)節(jié)溶液pH至5; (3)硅藻土基鎳鋅鐵氧體干凝膠的制備:向步驟(2)中得到的溶液中加入7.14g硅藻土，將混合溶液于60 V中攪拌6h，攪拌速度為400r/min，得到粘稠的溶膠，將溶膠轉(zhuǎn)移至坩禍中，于100°C干燥20h，得到硅藻土基鎳鋅鐵氧體前驅(qū)體干凝膠；
(4)硅藻土基鎳鋅鐵氧體的形成:將干凝膠由室溫以4°C/min的速率升到210°C，保溫30min，然后隨爐降至室溫;將樹(shù)枝狀樣品冷卻至室溫研磨成粉末狀，將其放置馬弗爐中以10°C/min的速率升至700°C保溫4h，隨爐冷卻后即得硅藻土基鎳鋅鐵氧體微波吸收劑。
[0012]將制得的吸波劑粉末用X射線衍射儀(XRD)進(jìn)行物相分析，如圖1所示，結(jié)果顯示主要衍射峰的位置與峰強(qiáng)都與鎳鋅鐵氧體晶體相對(duì)應(yīng)，說(shuō)明得到了尖晶石型的鎳鐵氧體，除此之外只有硅藻土的S12的衍射峰。
[0013]將制得的吸收劑粉末用掃描電鏡(SEM)觀察其顯微形貌，如圖2所示，結(jié)果顯示所制得的鎳鋅鐵氧體負(fù)載在硅藻土孔隙及其表面。
[0014]將制得的吸波劑粉末進(jìn)行電磁參數(shù)測(cè)試，如圖3所示，O-1GHz范圍內(nèi)具有較好的電磁參數(shù)。
[0015]實(shí)施例2
(1)硅藻土的預(yù)處理:將硅藻土用0.3mol/L的鹽酸清洗3h，過(guò)濾后用去離子水清洗至中性，經(jīng)過(guò)濾后將其在80 0C烘干至絕干，再經(jīng)420 0C下煅燒3h。
(2)前驅(qū)液的配制:室溫下，將4.3622gNi(N03)2.6H20、4.4624gZn(N03)2.6H20 和24.24g Fe(NO3)3.9H20溶于10mL去離子水中，得到混合金屬鹽溶液；向混合溶液中加入18.9126g檸檬酸，攪拌均勻，向混合溶液中滴加氨水，調(diào)節(jié)溶液pH至5;
(3)硅藻土基鎳鋅鐵氧體干凝膠的制備:向步驟(2)中得到的溶液中加入6g硅藻土，將混合溶液于70°C溫度下攪拌4h，攪拌速度為300r/min，得到粘稠的溶膠，將溶膠轉(zhuǎn)移至坩禍中，于110°C干燥26h，得到硅藻土基鎳鋅鐵氧體前驅(qū)體干凝膠；
(4)硅藻土基鎳鋅鐵氧體的形成:將干凝膠由室溫以5°C/min的速率升到220°C，保溫30min，然后隨爐降至室溫