碳纳米管表面包覆钡铁氧体的复合吸波材料性能研究

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1、碳纳米管表面包覆钡铁氧体的复合吸波材料性能研究　　摘要本文以碳纳米管为基体，利用溶胶凝胶法在碳纳米管表面包覆了钡铁氧体，测量了其静磁性能和电磁参数，并分析了样品反射特性，结果表明所制备的碳纳米管基钡铁氧体复合材料具有良好的静磁性能和吸波性能。　　关键词碳纳米管钡铁氧体溶胶-凝胶法吸波性能　　中图分类号：TB33文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2016.08.032　　AbstractTheusingcarbonnanotubesasthematrix，onthesurfaceof

2、carbonnanotubescoatedbariumferritebyasolgelmethodmeasuredthestaticmagneticpropertiesandelectromagneticparameters，andthereflectionofcharacteristicsofsamplesisanalyzed.Theresultsshowedthatthepreparationofcarbonnanotubesbasedbariumferritecompositehasgoodstaticma

3、gneticandmicrowaveabsorbingproperties.　　KeywordsCarbonnanotubes；Bariumferrite；Solgelmethod；waveabsorbingperformance　　0引言6　　传统方法制备的吸波材料在吸波效率上，总难有重大突破，不能同时满足薄、轻、宽、强的要求。六角晶系钡铁氧体是目前广泛使用的磁损耗型微波吸收剂材料，具有吸收强、应用方便等特点，以其优良的频响特性成为近年来研究的重点，但其缺点是密度大，高温特性差等。　　本文采用纳米材料制备技术对

4、六角晶系钡铁氧体的性能进行改进，并将它与具有良好吸波性能的碳纳米管进行复合，利用溶胶-凝胶工艺合成碳纳米管基钡铁氧体纳米复合材料，充分发挥它们的长处，实现良好的吸波性能。　　1实验　　本实验所用的多壁碳纳米管（外径>50nm，长度为10～20?%em）是由中国科学院成都有机化学有限公司中科时代纳米材料中心通过天然气催化裂解法制备得到。实验首先采用浓硝酸冷凝回流和混酸（浓硝酸、浓硫酸）超声处理相结合的方法来对原始碳纳米管进行纯化处理，然后利用溶胶-凝胶工艺合成碳纳米管基钡铁氧体纳米复合材料。　　1.1碳纳米管的纯化

5、处理　　（1）氢氧化钠除氧化剂颗粒。将研磨后的碳纳米管投入烧杯中，然后加入浓度为2mol/L的NaOH溶液，置于加热磁力搅拌器中40℃搅拌1h，冷却至室温，静置，置于真空干燥箱内烘干至恒重，备用。（2）浓硝酸的冷凝回流处理。取一定量经过预处理的碳纳米管加入68%的浓硝酸中，于100℃水浴下加热磁力搅拌，沸腾状态下冷凝回流处理24h，冷却至室温，静置，置于真空干燥箱烘干至恒重，备用。（3）浓硝酸、浓硫酸超声波处理。将经过浓硝酸处理后的碳纳米管和体积比为5/2的混合酸（H2SO4/HNO3）放于烧杯中，常温超声处理4

6、h，处理结束后用去离子水洗涤至中性，60℃真空干燥12h即得纯化后的碳纳米管。6　　1.2碳纳米管表面包覆钡铁氧体的溶胶-凝胶法制备　　1.2.1实验步骤　　按化学计量配比称取一定量的原料，硝酸钡：硝酸铁：柠檬酸=1：12：13（摩尔比），加入水完全溶解后，得到均一透明的混合溶液。　　取适量经过纯化处理的碳纳米管加入该混合液中，超声分散后一边搅拌一边向混合液中滴入氨水，然后加入少量聚乙二醇和阳离子表面活性剂CTAB（十六烷基三甲基溴化铵），电磁搅拌溶解后置于80℃水浴中恒温搅拌蒸发，使之形成湿凝胶，继续磁力搅拌2

7、h后进行真空抽滤，之后置于干燥箱中恒温干燥得到干凝胶，将所得干凝胶置于管式炉中加热，自然冷却后即得样品。　　1.3分析仪器与测试方法　　用S-4800型场发射扫描电镜（SEM）观察所制得的样品的微观形貌，D/max-?%＼B型X射线衍射仪分析样品的相组成，用Model4HF振动样品磁强仪对样品的静磁性能进行测试，用AgilentE8362BPNA系列矢量网络分析仪测试样品的电磁参数并对其吸波性能进行分析。　　2结果与讨论　　2.1碳纳米管纯化处理前后的SEM图　　图1（a）为酸处理前未经纯化的原始碳纳米管扫描电镜

8、照片，从图中可以看到弯曲的碳纳米管互相缠绕在一起，在碳纳米管的表面及周围附着大量团状和颗粒状物质。图1（b）为经浓硝酸回流处理及混酸超声处理后的碳纳米管的SEM图片。从图中可以看出，碳纳米管表面的杂质已6经被除去，碳纳米管进一步被短切成了几百纳米的短管，这有利于碳纳米管的分散，对下一步碳纳米管表面包覆是非常重要的。　　2.2碳纳米管表面包覆钡铁氧体的SEM图　　溶胶凝胶法