CN117585997A - 一种氢气退火改性镧取代w型钡铁氧体及其制备方法与应用 - Google Patents
一种氢气退火改性镧取代w型钡铁氧体及其制备方法与应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117585997A CN117585997A CN202311486444.6A CN202311486444A CN117585997A CN 117585997 A CN117585997 A CN 117585997A CN 202311486444 A CN202311486444 A CN 202311486444A CN 117585997 A CN117585997 A CN 117585997A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- substituted
- lanthanum
- barium ferrite
- type barium
- hydrogen
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- AJCDFVKYMIUXCR-UHFFFAOYSA-N oxobarium;oxo(oxoferriooxy)iron Chemical compound [Ba]=O.O=[Fe]O[Fe]=O.O=[Fe]O[Fe]=O.O=[Fe]O[Fe]=O.O=[Fe]O[Fe]=O.O=[Fe]O[Fe]=O.O=[Fe]O[Fe]=O AJCDFVKYMIUXCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 94
- 238000000137 annealing Methods 0.000 title claims abstract description 67
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 62
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 62
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 62
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims abstract description 24
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 13
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical group [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 13
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 6
- 150000002603 lanthanum Chemical class 0.000 claims description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 claims description 4
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 3
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 2
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims description 2
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims 1
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 75
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 26
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 15
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 10
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 abstract description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 230000010287 polarization Effects 0.000 abstract description 3
- CZMAIROVPAYCMU-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+) Chemical group [La+3] CZMAIROVPAYCMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 11
- IWOUKMZUPDVPGQ-UHFFFAOYSA-N barium nitrate Chemical group [Ba+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O IWOUKMZUPDVPGQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N iron(3+);trinitrate Chemical group [Fe+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 9
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 9
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 9
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 8
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 8
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 6
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 5
- FYDKNKUEBJQCCN-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);trinitrate Chemical group [La+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O FYDKNKUEBJQCCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 4
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 4
- KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N nickel(ii) nitrate Chemical group [Ni+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 4
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 3
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- VEQPNABPJHWNSG-UHFFFAOYSA-N Nickel(2+) Chemical compound [Ni+2] VEQPNABPJHWNSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 159000000009 barium salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000005381 magnetic domain Effects 0.000 description 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002815 nickel Chemical class 0.000 description 1
- 229910001453 nickel ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000643 oven drying Methods 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical group 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/26—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on ferrites
- C04B35/2608—Compositions containing one or more ferrites of the group comprising manganese, zinc, nickel, copper or cobalt and one or more ferrites of the group comprising rare earth metals, alkali metals, alkaline earth metals or lead
- C04B35/2633—Compositions containing one or more ferrites of the group comprising manganese, zinc, nickel, copper or cobalt and one or more ferrites of the group comprising rare earth metals, alkali metals, alkaline earth metals or lead containing barium, strontium or calcium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K9/00—Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
- H05K9/0073—Shielding materials
- H05K9/0081—Electromagnetic shielding materials, e.g. EMI, RFI shielding
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
- C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
- C04B2235/6562—Heating rate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
- C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
- C04B2235/6567—Treatment time
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
- C04B2235/658—Atmosphere during thermal treatment
- C04B2235/6582—Hydrogen containing atmosphere
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
- C04B2235/66—Specific sintering techniques, e.g. centrifugal sintering
- C04B2235/661—Multi-step sintering
- C04B2235/662—Annealing after sintering
- C04B2235/664—Reductive annealing
Abstract
本发明公开了一种氢气退火改性镧取代W型钡铁氧体及其制备方法与应用，包括如下步骤：制备镧取代W型钡铁氧体，将镧取代W型钡铁氧体在富氢气气氛下进行二次退火热处理，退火温度为100‑1000℃，退火时间为0.5‑10h。在退火过程中，一方面，高温会加剧由于镧离子取代造成的晶格畸变，另一方面，氢气也会还原一部分晶格中的镍和氧，进一步加剧了晶格缺陷，缺陷的产生和加剧会提高材料对电磁波的极化损耗，提高材料的吸波性能，附在晶体上的镍和氧空位的产生在一定程度上也增强了材料的导电性，对电磁波的电导损耗能力增强，因此氢气气氛下二次退火处理可以增强W型钡铁氧体(Ba0.8La 0.2Ni2Fe15.4O27)对电磁波的损耗吸收能力。
Description
技术领域
本发明属于电磁波吸收材料技术领域，涉及一种氢气退火改性镧取代W型钡铁氧体及其制备方法与应用，具体涉及氢气气氛下退火改性镧取代W型钡铁氧体(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)及其制备方法与应用。
背景技术
这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
第三次科技革命以来，各波段的人造电磁波环绕在生活环境周围，在带来各种便利的同时，也会对人类的身体健康造成一定危害，同时，还会对一些精密电子仪器造成影响。除此之外，在军事领域中，能否有效减少雷达波的反射成为了战斗机等军事设施提高战场存活率的关键。因此，吸波材料的发展在当今社会变得尤为重要。铁氧体作为一种传统的磁性金属粉末吸波材料，其具有较高的饱和磁化强度和磁导率，磁损耗能力较高，成本也较低，有利于规模化生产；但是与此同时，其介电损耗较差，并且吸收频带窄，匹配厚度大，且密度大，阻碍了其进一步发展。
选择稀土元素对铁氧体进行掺杂，一方面稀土元素由于其特殊的4f亚电子层结构，较大的原子磁矩，多变的配位数和晶体结构，为其作为掺杂剂对材料进行提高改性提供了可能。另一方面，稀土元素的掺杂对于材料的吸波性能有着明显的改善：引入稀土元素后，会使晶体的磁晶各向异性场增强，畴壁位移的阻力大大增加，磁性材料的矫顽力会得到提高，从而有利于材料磁滞损耗的提高；稀土元素的引入和氢气环境下的退火会导致晶格畸变，同时也引入了氧空位，位错等缺陷，增加了材料的介电损耗和电导损耗，同时在一定程度上也可以提高多次散射损耗和谐振损耗；添加稀土元素可以提高晶界磁畴活性,增加了畴壁共振和自然共振，稀土元素会与其他元素产生相互作用，使得材料在自然共振、畴壁共振和交换共振的共同作用下，更有利于拓宽的有效吸收频带。
发明人尝试过制备镧元素掺杂W型钡铁氧体作为吸波材料，虽然具有比较高的吸波性能，但是有效吸收带宽为0.62GHz，吸收带宽较窄，所以对微波信号的吸收能力还难以满足很多领域的实际需求。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种氢气退火改性镧取代W型钡铁氧体及其制备方法与应用。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
第一方面，本发明提供一种氢气退火改性镧取代W型钡铁氧体的制备方法，包括如下步骤：
制备镧取代W型钡铁氧体，将镧取代W型钡铁氧体在富氢气气氛下进行二次退火热处理，退火温度为100-1000℃，退火时间为0.5-10h。
在退火过程中，一方面，高温会加剧由于镧离子取代造成的晶格畸变，另一方面，氢气也会还原一部分晶格中的镍和氧，进一步加剧了晶格缺陷，缺陷的产生和加剧会提高材料对电磁波的极化损耗，提高材料的吸波性能，附在晶体上的镍和氧空位的产生在一定程度上也增强了材料的导电性，对电磁波的电导损耗能力增强，因此氢气气氛下二次退火处理可以增强W型钡铁氧体(Ba0.8La 0.2Ni2Fe15.4O27)对电磁波的损耗吸收能力。
将定量镧元素在原子层面掺杂进入W型铁氧体，在氢气环境下进行退火，人为制造氧空位等缺陷提高对电磁波的损耗，得到改性镧取代W型铁氧体(Ba0.8La 0.2Ni2Fe15.4O27)，增强W型铁氧体的介电损耗，并用作电磁波吸收剂，使其同时具备良好的阻抗匹配和较强的损耗能力，在薄厚度下具有较强吸波性能。
通过处理，其电磁波吸收性能有了提升，有效吸收带宽有了大幅提高，并且根据温度和气氛的不同，实现了可调控。本发明合成方法简易，效果显著，W型制备方法具体采用溶胶凝胶法，所制备退火稀土离子取代W型钡铁氧体成分稳定，简单快捷。
本发明所制得的退火改性镧取代W型钡铁氧体，优化了材料的吸波性能，多种机制综合作用，提高了对电磁波的吸收能力；另一方面，通过调节退火温度，退火气氛等条件的控制和镧掺杂量大小的控制实现了吸波性能的调节，并且拥有了对电磁波吸收的多种调控手段。
在一些实施例中，退火温度为300-500℃，进一步优选为400℃。
优选的，退火时间为1-6h，进一步优选为1-2h。
在一些实施例中，对镧取代W型钡铁氧体进行退火改性时，升温速率为1-10℃/min，优选为5℃/min。
在一些实施例中，所述富氢气气氛中，氢气的浓度为5％-30％，％为体积百分数。
优选的，所述富氢气气氛中还包括惰性气体或/和硫化氢气体。
进一步优选的，所述惰性气体为氮气、氩气或氦气。
在一些实施例中，所述镧取代W型钡铁氧体的组成为Ba1-xLa xNi2Fe15.4O27，x＝0.001-0.5。
优选的，所述镧取代W型钡铁氧体的组成为Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27。
优选的，所述镧取代W型钡铁氧体的制备方法为：将镧盐和相应金属盐按照化学式配比分散在柠檬酸溶液中，进行搅拌加热反应，得到胶状体；将所述胶状体进行加热煅烧，即得。
镧盐为硝酸镧；镍盐为硝酸镍；铁盐为硝酸铁；钡盐为硝酸钡。
进一步优选的，所述煅烧的温度为1200-1300℃，煅烧时间为2-4h。
第二方面，本发明提供一种氢气退火改性镧取代W型钡铁氧体，由所述制备方法制备而成。
第三方面，本发明提供所述氢气退火改性镧取代W型钡铁氧体在电磁波吸收领域中的应用。
上述本发明的一种或多种实施例取得的有益效果如下：
本发明所制得的退火改性镧取代W型钡铁氧体(Ba1-xLaxNi2Fe15.4O27)，二次退火之后，电子和空穴浓度的增加提升了载流子的迁移率，同时，还原气氛下部分金属氧化物被还原成金属，增加了材料的导电率，对电磁波的电导损耗增强。此外，由于稀土原子进入晶格，由于离子半径的不同造成了晶格畸变，引入了缺陷，二次退火之后这种畸变进一步被强化，与完美晶体相比，缺陷会造成偶极子的聚集，从而增加了极化损耗。
对比现有技术，本发明合成退火改性镧取代W型钡铁氧体(Ba1-xLaxNi2Fe15.4O27)，吸波性能优良，方法简易。制备的材料吸波效果可调控，有望在制备电磁波吸收材料中得到更广泛的应用。
所制得的退火改性镧取代W型钡铁氧体(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)，在氢气气氛下退火时吸波性能最好，对电磁波的最大反射损失达-49.8dB，在匹配厚度为4.82mm时，有效吸收带宽为2.4GHz；匹配厚度为7.88mm时，有效吸收带宽为2.96GHz。退火处理后材料的介电损耗和导电损耗有所增加，有效吸收带宽增加，提高了吸波性能，拓宽了材料的应用。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是4个实施例-不同温度下在气体浓度为5％氢气+95％氮气气氛退火1h改性镧取代W型钡铁氧体(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)和未进行退火处理镧取代W型钡铁氧体(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)XRD图。
图2是实施例1-300℃下气体浓度为5％氢气+95％氮气气氛退火1h改性镧取代W型钡铁氧体(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)的SEM图。
图3是实施例2-400℃下气体浓度为5％氢气+95％氮气气氛退火1h改性镧取代W型钡铁氧体(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)的SEM图。
图4是实施例3-500℃下气体浓度为5％氢气+95％氮气气氛退火1h改性镧取代W型钡铁氧体(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)的SEM图。
图5是实施例2-400℃下气体浓度为5％氢气+95％氮气气氛退火1h改性镧取代W型钡铁氧体(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)的电磁性能三维图。
图6中，(a)为实施例2所制备的400℃下气体浓度为5％氢气+95％氮气气氛退火1h改性镧取代W型钡铁氧体(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)介电常数实部随频率变化图；(b)为实施例2所制备的400℃下气体浓度为5％氢气+95％氮气气氛退火1h改性镧取代W型钡铁氧体(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)介电常数虚部随频率变化图；(c)为实施例2所制备的400℃下气体浓度为5％氢气+95％氮气气氛退火1h改性镧取代W型钡铁氧体(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)电损耗正切随频率变化图。
图7中，(a)为实施例2所制备的400℃下气体浓度为5％氢气+95％氮气气氛退火1h改性镧取代W型钡铁氧体(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)磁导率实部随频率变化图；(b)为实施例2所制备的400℃下气体浓度为5％氢气+95％氮气气氛退火1h改性镧取代W型钡铁氧体(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)磁导率虚部随频率变化图；(c)为实施例2所制备的400℃下气体浓度为5％氢气+95％氮气气氛退火1h改性镧取代W型钡铁氧体(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)磁损耗正切随频率变化图。
图8是实施例4所制备的未退火镧取代W型钡铁氧体(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)材料的SEM图。
图9是实施例4所制备的未退火镧取代W型钡铁氧体(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)材料的电磁性能三维图。
图10是对比例-未掺杂未退火W型钡铁氧体(BaNi2Fe15.4O27)的吸波性能三维图。
图11中，(a)为实施例4所制备的镧取代W型钡铁氧体(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)介电常数实部随频率变化图；(b)实施例4所制备的镧取代W型钡铁氧体(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)介电常数虚部随频率变化图；(c)实施例4所制备的镧取代W型钡铁氧体(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)电损耗正切随频率变化图。
图12中，(a)为实施例4所制备的镧取代W型钡铁氧体(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)磁导率实部随频率变化图；(b)实施例4所制备的镧取代W型钡铁氧体(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)磁导率虚部随频率变化图；(c)实施例4所制备的镧取代W型钡铁氧体(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)磁损耗正切随频率变化图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
下面结合具体的实施例，对本发明做进一步的详细说明，应该指出，所述具体实施例是对本发明的解释而不是限定。
实施例1
按照分子式(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)，准确称取1.04536g硝酸钡，0.43301g硝酸镧，2.9079g硝酸镍，31.108g硝酸铁，17.675g柠檬酸，溶于120mL去离子水中，搅拌10min等待溶液澄清后，转入油浴锅内，80℃，至溶液浓缩成粘稠状为止，将得到的凝胶放入烘箱，90℃烘干，将烘干得到的黑褐色粉末放入马弗炉，先将温度升到450℃，保温3小时，然后将温度升至1280℃，保温3小时，最后充分研磨得到黑色粉末样品，即镧取代W型钡铁氧体(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)。
将镧取代W型钡铁氧体(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)放入马弗炉，在5％氢气和95％氮气的混合气氛下进行二次的热处理，即退火处理，退火温度为300℃，升温速率5℃/分钟，并且在300℃保温一小时，然后降温至室温，降温速率5℃/分钟，得到氢气退火改性镧取代W型钡铁氧体(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)。
将样品与石蜡混合均匀，使用Agilent Technologies E8363A电磁波矢量网络分析仪进行电磁参数测试，材料与石蜡按照质量比4：1混合后压成环状样品(D外×d内×h＝7×3.04×2.0mm)，相关参数εr和μr用Agilent Technologies E8363A电磁波矢量网络分析仪测得，并根据电磁参数计算出材料的吸波性能。
图2为实施例1的氢气退火改性镧取代W型钡铁氧体(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)的SEM图，在此温度下，晶体结构未发生明显变化，仍然是典型的六角晶型。
实施例2
按照分子式(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)，准确称取1.04536g硝酸钡，0.43301g硝酸镧，2.9079g硝酸镍，31.108g硝酸铁，17.675g柠檬酸，溶于120mL去离子水中，搅拌10min等待溶液澄清后，转入油浴锅内，80℃，至溶液浓缩成粘稠状为止，将得到的凝胶放入烘箱，90℃烘干，将烘干得到的黑褐色粉末放入马弗炉，先将温度升到450℃，保温3小时，然后将温度升至1280℃，保温3小时，最后充分研磨得到黑色粉末样品，即镧取代W型钡铁氧体(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)。
将镧取代W型钡铁氧体(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)放入马弗炉，在5％氢气和95％氮气的混合气氛下进行二次的热处理，即退火处理，退火温度为400℃，升温速率5℃/分钟，并且在400℃保温一小时，然后降温至室温，降温速率5℃/分钟，得到氢气退火改性镧取代W型钡铁氧体(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)。
将样品与石蜡混合均匀，使用Agilent Technologies E8363A电磁波矢量网络分析仪进行电磁参数测试，材料与石蜡按照质量比4：1混合后压成环状样品(D外×d内×h＝7×3.04×2.0mm)，相关参数εr和μr用Agilent Technologies E8363A电磁波矢量网络分析仪测得，并根据电磁参数计算出材料的吸波性能。
图3为实施例2的氢气退火改性镧取代W型钡铁氧体(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)的SEM图，在此温度下，晶体结构已经发生变化，缺陷增加，整体上晶体变“薄”并且边缘变得不规则。图5为实施例2的镧元素掺杂W型钡铁氧体(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)的吸波性能三维图电磁波的最大反射损失达-49.8dB，在匹配厚度为4.82mm时，有效吸收带宽为2.4GHz；匹配厚度为7.88mm时，有效吸收带宽为2.96GHz。
图6中，(a)为实施例2所制备的氢气退火改性镧取代W型钡铁氧体(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)复介电常数实部随频率变化图；(b)为实施例2所制备的氢气退火改性镧取代W型钡铁氧体(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)复介电常数虚部随频率变化图；(c)为实施例2所制备的氢气退火改性镧取代W型钡铁氧体(Ba0.8La 0.2Ni2Fe15.4O27)电损耗正切随频率变化图。相比于未退火处理镧取代W型钡铁氧体Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)(图11)，介电损耗能力增强：在不同频率下的介电实部、虚部和电损耗正切相较于未退火镧取代W型钡铁氧体Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)都有明显提升。
图7中，(a)为实施例2所制备的氢气退火改性镧取代W型钡铁氧体(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)磁导率实部随频率变化图；(b)为实施例2所制备的氢气退火改性镧取代W型钡铁氧体(Ba0.8La 0.2Ni2Fe15.4O27)磁导率虚部随频率变化图；(c)为实施例2所制备的氢气退火改性镧取代W型钡铁氧体(Ba0.8La 0.2Ni2Fe15.4O27)磁损耗正切随频率变化图。相比于未退火处理镧取代W型钡铁氧体(图12)，磁损耗略有降低，但是仍在17GHz左右表现出了明显的损耗峰，这表明二次退火处理以后，镧取代W型钡铁氧体(Ba0.8La 0.2Ni2Fe15.4O27)的磁性未发生明显变化，仍能对电磁波保持较高的磁损耗。
实施例3
按照分子式(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)，准确称取1.04536g硝酸钡，0.43301g硝酸镧，2.9079g硝酸镍，31.108g硝酸铁，17.675g柠檬酸，溶于120mL去离子水中，搅拌10min等待溶液澄清后，转入油浴锅内，80℃，至溶液浓缩成粘稠状为止，将得到的凝胶放入烘箱，90℃烘干，将烘干得到的黑褐色粉末放入马弗炉，先将温度升到450℃，保温3小时，然后将温度升至1280℃，保温3小时，最后充分研磨得到黑色粉末样品，即镧取代W型钡铁氧体(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)。
将镧取代W型钡铁氧体(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)放入马弗炉，在5％氢气和95％氮气的混合气氛下进行二次的热处理，即退火处理，退火温度为500℃，升温速率5℃/分钟，并且在500℃保温一小时，然后降温至室温，降温速率5℃/分钟，得到氢气退火改性镧取代W型钡铁氧体(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)。
将样品与石蜡混合均匀，使用Agilent Technologies E8363A电磁波矢量网络分析仪进行电磁参数测试，材料与石蜡按照质量比4：1混合后压成环状样品(D外×d内×h＝7×3.04×2.0mm)，相关参数εr和μr用Agilent Technologies E8363A电磁波矢量网络分析仪测得，并根据电磁参数计算出材料的吸波性能。
图4为实施例3的氢气退火改性镧取代W型钡铁氧体(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)的SEM图，在此温度下，晶体结构发生明显变化，晶体变得更薄，同时不规则程度也有所增加。在图1中XRD图谱中也可以看出，在35度左右的峰变宽，杂质峰的峰强也有所增强。这可能是在500摄氏度的退火过程中，可能是由于还原时间变长，相当部分的氧脱离晶格，并且相当部分的镍离子被还原成镍金属脱离晶格，这也使得晶格变形程度加剧。
实施例4
按照分子式(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)，准确称取1.04536g硝酸钡，0.43301g硝酸镧，2.9079g硝酸镍，31.108g硝酸铁，17.675g柠檬酸，溶于120mL去离子水中，搅拌10min等待溶液澄清后，转入油浴锅内，80℃，至溶液浓缩成粘稠状为止，将得到的凝胶放入烘箱，90℃烘干，将烘干得到的黑褐色粉末放入马弗炉，先将温度升到450℃，保温3小时，然后将温度升至1280℃，保温3小时，最后充分研磨得到黑褐色粉末样品。
将样品与石蜡混合均匀，使用Agilent Technologies E8363A电磁波矢量网络分析仪进行电磁参数测试，材料与石蜡按照质量比4：1混合后压成环状样品(D外×d内×h＝7×3.04×2.0mm)，相关参数εr和μr用Agilent Technologies E8363A电磁波矢量网络分析仪测得，并根据电磁参数计算出材料的吸波性能。
图8为实施例4未退火镧取代W型钡铁氧体(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)的SEM照片，在此掺杂量下，未进行退火的晶体结晶度良好，晶形完整。
图9为实施例4未退火镧取代W型钡铁氧体(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)的吸波性能三维图，有一定的吸波性能，但远没有退火处理后的吸波性能强。
图11中，(a)为实施例4所制备未退火镧取代W型钡铁氧体(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)复介电常数实部随频率变化图；(b)为实施例4所制备未退火镧取代W型钡铁氧体(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)复介电常数虚部随频率变化图；(c)为实施例4所制备未退火镧取代W型钡铁氧体(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)电损耗正切随频率变化图。
图12中，(a)为实施例4所制备的未退火镧取代W型钡铁氧体(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)磁导率实部随频率变化图；(b)为实施例4所制备未退火镧取代W型钡铁氧体(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)磁导率虚部随频率变化图；(c)为实施例4所制备的未退火镧取代W型钡铁氧体(Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27)磁损耗正切随频率变化图。
对比例1
与实施例的不同之处在于，对比例未添加镧元素，其余保持不变。使用AgilentTechnologies E8363A电磁波矢量网络分析仪进行电磁参数测试，并根据电磁参数计算出材料的吸波性能，吸波效果较差。
图10为对比例所制备的W型钡铁氧体(BaNi2Fe15.4O27)的吸波性能三维图，可以看出在0-18GHz范围内，未进行掺杂的样品反射损耗不如实施例，吸波性能较差。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种氢气退火改性镧取代W型钡铁氧体的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
制备镧取代W型钡铁氧体，将镧取代W型钡铁氧体在富氢气气氛下进行二次退火热处理，退火温度为100-1000℃，退火时间为0.5-10h。
2.根据权利要求1所述的氢气退火改性镧取代W型钡铁氧体的制备方法，其特征在于：退火温度为300-500℃，优选为400℃。
3.根据权利要求2所述的氢气退火改性镧取代W型钡铁氧体的制备方法，其特征在于：退火时间为1-6h，优选为1-2h。
4.根据权利要求1所述的氢气退火改性镧取代W型钡铁氧体的制备方法，其特征在于：对镧取代W型钡铁氧体进行退火改性时，升温速率为1-10℃/min，优选为5℃/min。
5.根据权利要求1所述的氢气退火改性镧取代W型钡铁氧体的制备方法，其特征在于：所述富氢气气氛中，氢气的浓度为5％-30％，％为体积百分数。
6.根据权利要求5所述的氢气退火改性镧取代W型钡铁氧体的制备方法，其特征在于：所述富氢气气氛中海包括惰性气体或/和硫化氢气体；
优选的，所述惰性气体为氮气、氩气或氦气。
7.根据权利要求1所述的氢气退火改性镧取代W型钡铁氧体的制备方法，其特征在于：所述镧取代W型钡铁氧体的组成为Ba1-xLa xNi2Fe15.4O27，x＝0.001-0.5；
优选的，所述镧取代W型钡铁氧体的制备方法为：将镧盐和相应金属盐按照化学式配比分散在柠檬酸溶液中，进行搅拌加热反应，得到胶状体；将所述胶状体进行加热煅烧，即得；
优选的，所述煅烧的温度为1200-1300℃，煅烧时间为2-4h。
8.根据权利要求7所述的氢气退火改性镧取代W型钡铁氧体的制备方法，其特征在于：所述镧取代W型钡铁氧体的组成为Ba0.8La0.2Ni2Fe15.4O27。
9.一种氢气退火改性镧取代W型钡铁氧体，其特征在于：由权利要求1-8任一所述制备方法制备而成。
10.权利要求9所述氢气退火改性镧取代W型钡铁氧体在电磁波吸收领域中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311486444.6A CN117585997A (zh) | 2023-11-08 | 2023-11-08 | 一种氢气退火改性镧取代w型钡铁氧体及其制备方法与应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311486444.6A CN117585997A (zh) | 2023-11-08 | 2023-11-08 | 一种氢气退火改性镧取代w型钡铁氧体及其制备方法与应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117585997A true CN117585997A (zh) | 2024-02-23 |
Family
ID=89914259
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311486444.6A Pending CN117585997A (zh) | 2023-11-08 | 2023-11-08 | 一种氢气退火改性镧取代w型钡铁氧体及其制备方法与应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117585997A (zh) |
-
2023
- 2023-11-08 CN CN202311486444.6A patent/CN117585997A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111014712B (zh) | 一种Co/MnO@C复合电磁波吸收材料及其制备方法与应用 | |
| CN111484080B (zh) | 一种钕掺杂的镨锰氧化物吸波粉体材料及其制备方法 | |
| CN112456562B (zh) | 一种铁氧体基复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN110550944A (zh) | 一种BaLaFeO吸波材料及其制备方法 | |
| CN114449877A (zh) | 一种核壳Ni/Co合金@氮掺杂碳基吸波复合材料及其制备方法 | |
| CN114715947A (zh) | 一种SrNdMnO吸波材料及其制备方法 | |
| CN114634208A (zh) | 一种氧化物复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN115784317A (zh) | 一种LaCaFeO吸波材料及其制备方法 | |
| CN111205078A (zh) | 一种Bi1-xNdxFeO3稀土铁氧体磁性吸波材料的制备方法 | |
| CN116914411B (zh) | 基于磁介电材料优化的5g天线制作方法、器件及装置 | |
| Xiao et al. | A solid solution-based millimeter-wave absorber exhibiting highly efficient absorbing capability and ultrabroad bandwidth simultaneously via a multi-elemental co-doping strategy | |
| CN110340376B (zh) | 一种花状镍线吸波材料及其制备方法 | |
| CN114956192B (zh) | 一种镧钴共掺杂钡铁氧体双波段吸波粉体材料及其制备方法 | |
| CN113511687B (zh) | 一种吸波材料及其制备方法 | |
| CN117585997A (zh) | 一种氢气退火改性镧取代w型钡铁氧体及其制备方法与应用 | |
| CN112280533B (zh) | 一种具有空心结构的三元复合吸波材料制备方法 | |
| CN110395976B (zh) | 一种锂铝共掺杂的镍锌铁氧体陶瓷材料的制备方法 | |
| CN114479762A (zh) | 磁性金属/金属氧化物/碳纳米复合材料、其制备方法及应用 | |
| CN113278399B (zh) | 一种硬/软磁复合铁氧体吸波剂及其制备方法 | |
| CN112292016B (zh) | 一种稀土复合吸波材料的制备方法 | |
| CN116874810A (zh) | 一种晶相可调的金属有机框架材料及其制备方法与应用 | |
| CN117285341A (zh) | 一种稀土钕/过渡金属离子双位取代m型钡铁氧体吸波粉体材料及其制备方法 | |
| CN115872454A (zh) | 一种Ku波段Zr-Co共掺杂M型钡铁氧体吸波材料及其制备方法与应用 | |
| CN117602673A (zh) | 一种镨镝共掺杂m型六角铁氧体材料及其制备方法和应用 | |
| CN117486595A (zh) | 一种s和c频段低损耗六角铁氧体材料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |