论文部分内容阅读
“薄、轻、宽、强”新型吸波材料是目前微波吸收领域研究的重点。宽带隙n-型半导体二氧化锡(SnO2)与多壁碳纳米管(MWCNTs)的复合可以提高SnO2的吸波性能；以MWCNTs为基体,磁性金属(Fe/Co/Ni)和非磁性金属Zn掺杂的SnO2@MWCNTs复合材料的微波吸收性能是新型吸波材料的一个重要研究方向。本工作制备了SnO2@MWCNTs复合材料和Fe (Co/Ni/Zn)掺杂SnO2@MWCNTs复合材料,采用XRD、FT-IR、SEM、TEM、Raman、XPS等仪器表征了复合材料的形貌和结构；采用矢量网络分析仪测试了材料在2-18 GHz范围内的微波吸收参数。主要内容和结果如下：1、采用硝酸酸化法对MWCNTs进行预处理。以酸化的MWCNTs为基体,SnC4·5H2O为锡源,氨水为沉淀剂,一步水热法制备了SnO2@MWCNTs复合材料。研究了MWCNTs的酸化方法和复合材料的制备方法对材料的分散性能和吸波性能的影响。研究结果表明：Sn02纳米粒子均匀负载在MWCNTs表面,粒径分布为3-5nm,SnO2@MWCNTs复合材料具有较好的微波吸收性能,其最大反射损耗值为-21.6 dB,微波吸收性能比MWCNTs和SnO2有明显提高。2、以酸化的MWCNTs为基体,SnCl4·5H2O为锡源,氨水为沉淀剂,六水合硝酸镍为掺杂剂,一步水热法制备Ni掺杂SnO2@MWCNTs复合材料。研究了Ni的掺杂加入量对SnO2@MWCNTs复合材料吸波性能的影响。研究结果表明：(1)Ni的掺杂不改变SnO2@MWCNTs的晶体结构,掺杂属于替换掺杂,Ni的掺杂使得SnO2和MWCNTs的相互作用增强；(2)28.2%(摩尔分数)的Ni掺杂SnO2@MWCNTs复合材料在2-18 GHz最大反射损耗值达-39.2 dB,反射损耗值小于-10 dB时的最大吸收宽度为3.6GHz,Ni掺杂的SnO2@MWCNTs复合材料的吸波性能比SnO2@MWCNTs有明显的提高。3、以酸化的MWCNTs为基体,SnCl4·5H2O为锡源,氨水为沉淀剂,九水合硝酸铁为掺杂剂,一步水热法制备了Fe掺杂SnO2@MWCNTs复合材料。研究了Fe的掺杂加入量对SnO2@MWCNTs复合材料吸波性能的影响。研究结果表明：(1)Fe的掺杂不改变SnO2@MWCNTs的结构,掺杂属于替换掺杂,Fe的掺杂使得SnO2和MWCNTs的相互作用加强；(2)48.8%(摩尔分数)的Fe掺杂SnO2@MWCNTs复合材料达最大反射损耗值-44.5 dB,反射损耗值小于-10 dB时的最大吸收频带为4.5 GHz。4、分别以六水合硝酸钴和六水合硝酸锌为掺杂剂,以酸化的MWCNTs为基体,SnCl4·r5H2O为锡源,氨水为沉淀剂,一步水热法分别制备得到Co(Zn)掺杂SnO2@MWCNTs复合材料。研究了Co(Zn)的掺杂加入量对Co(Zn)掺杂SnO2@MWCNTs复合材料吸波性能的影响。研究结果表明：(1)Co的掺杂不改变SnO2@MWCNTs的结构；而Zn的掺杂加入量较低时,即Sn4+和Zn2+的物质量的比分别是3：1和2：1时,不改变SnO2@MWCNTs复合材料的结构,当Zn的掺杂加入量较高时,即Sn4+和Zn2+的物质的量的比分别是1：1、1：2和1：3时,部分生成了ZnsnO3和ZnSnO4。(2)38.6%(摩尔分数)的Co掺杂SnO2@MWCNTs复合材料的最大反射损耗值为-22.8 dB,反射损耗值小于-10 dB时的最大吸收宽带为4.1 GHz。当Sn4+和Zn2+的物质的量的比为1：2时,Zn掺杂SnO2@MWCNTs复合材料的最大反射损耗值为-43.4 dB,当反射损耗值小于-10 dB时达最大吸收频带3.7 GHz。