原位脱溶生成不同合金成分负载的LaFeCoO3/CoxFey吸波材料及其制备方法

本发明属于电磁波复合吸波材料，具体涉及一种原位脱溶生成不同合金成分负载的lafecoo3/coxfey吸波材料及其制备方法。

背景技术：

1、随着5g以及6g通讯网络的蓬勃发展，无线通讯、智能检测等电子设备带给人们便利的同时也产生大量的电磁波污染，严重影响人们的生产和生活，而且在现代军事领域也急需更先进雷达隐形技术确保国防安全。因此，解决电磁波污染和发展新的理想电磁波吸收材料是人类迫切需要解决的问题。理想的吸波材料通常需要具有宽吸收带宽和强吸收，量轻、薄厚度，耐高温等特性。

2、近些年，钙钛矿氧化物(abo3)吸波材料成为研究的热点。钙钛矿具有铁磁共存、电磁耦合、强介电损耗以及独特的结构和组分容限等特点。研究人员通过对单一组分的abo3吸波材料的调控(如a位缺陷、a/b位掺杂等)，在提高电磁波吸收性能方面已经取得一定的成果。南京航空航天大学姬广斌课题组报道了用不同摩尔量的fe(b位掺杂)掺杂lacoo3，制备一系列的laco1-xfexo3吸波材料，最小反射损耗值达到-41db，有效带宽是4.9ghz，填充比为80wt％(improved electromagnetic dissipation of fe doping lacoo3 towardbroadband microwave absorption，journal of materials science&technology，2021-09-08)。然而，单一的介电成分仅具备有限的损耗机制，容易引起阻抗失配，导致吸波材料的有效带宽较窄、填料量高，从而限制材料吸波性能的进一步优化。

3、为了解决上述缺点，通常将钙钛矿氧化物材料与磁性材料结合形成电磁复合吸波材料而提高吸波性能。西北工业大学张教强课题组的研究以zif-67作为前驱体，通过可控的阳离子刻蚀技术，制备介电和磁性可调的lacoo3/co3o4复合吸波材料，当涂层厚度为2.7mm，在12.48ghz时最大吸收值为-45.91db，有效带宽为5.60ghz(cationic etching ofzif-67derived lacoo3/co3o4 as high-efficiency electromagnetic absorbents，chemical engineering journal，2020-11-25)。

4、通过以上的研究，证实了复合钙钛矿氧化物在电磁波吸收方面的应用具有很大的发展前景，也取得了显著的成果。但是相关复合构筑方法大多通过物理混合、物理或化学气相沉积、沉淀法、湿化学浸渍法等构筑特定化学组成和结构的主、副两相，对于异质组分的引入几乎仅基于半经验规则，导致很难对复合界面和缺陷等进行精确调控，难以实现电磁波吸收性能的同时改善和匹配。寻求一种新颖易行的制备方法获得具有均匀电磁异质和多界面结构的磁性材料/钙钛矿基吸收结构成为一项挑战。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种原位脱溶生成不同合金成分负载的lafecoo3/coxfey吸波材料及其制备方法。

2、本发明基于溶胶凝胶法，以柠檬酸作为络合剂，在液氮冷冻和碳热还原的条件下，利用co作为合金元素诱导lafeo3中fe脱溶，并通过调节co的掺杂量，得到不同coxfey(x，y代表钴铁合金中金属原子的比例，其中1≤x≤9，1≤y≤9，并且x+y＝10)合金成分负载的lafecoo3/coxfey吸波材料。该吸波材料制备步骤简单、成本低、产量高，易于应用工业生产。lafecoo3/coxfey吸波材料中coxfey(x，y代表不同的组成)合金纳米颗粒不仅能增加磁性成分，还能优化阻抗匹配；同时，这些合金纳米颗粒半嵌入于钙钛矿氧化物(lafecoo3)基质中形成大量异质界面，能够诱导产生界面极化。脱溶后lafecoo3内部有着丰富的氧空位、co/fe缺陷空位、fe渗逾网络通道，能够进一步增强偶极弛豫损耗和电导损耗。因此，通过合理设计合金纳米颗粒的组成、大小、密度，以及钙钛矿缺陷和渗逾网络通道、异质相界面，获得的lafecoo3/coxfey吸波材料表现出优异的吸波性能，当涂层厚度为2.5mm时，其有效吸收带宽达到6.57ghz，同时最小反射损耗值是-58.1db(图11)。

3、本发明所述的一种原位脱溶生成不同合金成分负载的lafecoo3/coxfey吸波材料的制备方法，其步骤如下：

4、(1)将10～20mmol柠檬酸分散到2～10ml去离子水中，磁力搅拌10～30min，溶解后在60～100℃加热搅拌下加入5～10mmol la(no3)3·xh2o、2～8mmol fe(no3)3·9h2o和0.2～5mmol co(no3)2·6h2o，冷凝回流1～4h后，收集溶液；

5、(2)将步骤(1)获得的溶液缓慢滴加到盛有液氮的烧杯中并冷冻0.5～2h，室温解冻后置于180～240℃烘箱中10～16h，得到钙钛矿氧化物(lafecoo3)前驱体固体；

6、(3)将步骤(2)获得的钙钛矿氧化物(lafecoo3)前驱体研磨均匀，在氩气氛围、500～800℃下煅烧5～8h，使coxfey合金纳米颗粒均匀分散的锚定在lafecoo3基质上，从而得到原位脱溶生成不同合金成分负载的lafecoo3/coxfey吸波材料，标记为lfco/cf。

7、以石蜡为粘合剂，将本发明制备的lafecoo3/coxfey吸波材料(吸波剂)与石蜡在加热条件下均匀混合，制备不同吸波剂填充量(30～60wt％，吸波剂质量与吸波剂和粘合剂质量和的百分比)的混合吸波材料。将混合吸波材料放入模具压制成外径为7.00mm，内径为3.00mm的同心圆环，厚度为2mm；然后使用agilent n5222a测试2～18ghz频段的电磁参数，运用传输线理论计算该吸收材料的反射损失值(rl)，当rl<-10db时，混合吸波材料对入射电磁波实现90％的有效吸收和损耗，有效吸收带宽表示为rl≤-10db对应的频率范围。公式如下：

8、εr＝ε'–jε”

9、μr＝μ'–jμ”

10、

11、

12、

13、式中，ε′和ε″分别为介电常数的实部和虚部，μ′和μ″分别是磁导率的实部和虚部；其中实部是对电磁波的储存能力，虚部是对电磁波的损耗能力。这些是根据吸波材料在不同电磁波频率f的条件下测出的电磁参数。而εr是复合介电常数；μr复合磁导率；zin和z0分别为材料的输入阻抗和自由空间阻抗；ε0、μ0是真空介电常数和真空磁导率，d为吸波材料的涂层厚度(表示吸波材料应用于电磁波吸收的厚度，非同心圆环的物理厚度)，c是电磁波在自由空间的传播速率，j为复介电常数和复磁导率的虚部单位。

技术特征：

1.一种原位脱溶生成不同合金成分负载的lafecoo3/coxfey吸波材料的制备方法，其步骤如下：

2.一种原位脱溶生成不同合金成分负载的lafecoo3/coxfey吸波材料，其特征在于：是由权利要求1所述的方法制备得到。

3.如权利要求2所述的一种原位脱溶生成不同合金成分负载的lafecoo3/coxfey吸波材料，其特征在于：以石蜡为粘合剂，以lafecoo3/coxfey为吸波剂，将lafecoo3/coxfey吸波材料与石蜡在加热条件下均匀混合，制备吸波剂填充量30～60wt％的混合吸波材料。

4.如权利要求3所述的一种原位脱溶生成不同合金成分负载的lafecoo3/coxfey吸波材料，其特征在于：将混合吸波材料用于2～18ghz频段的电磁波吸收。

技术总结一种原位脱溶生成不同合金成分负载的LaFeCoO<subgt;3</subgt;/Co<subgt;x</subgt;Fe<subgt;y</subgt;(x,y代表钴铁合金中金属原子的比例，其中1≤x≤9，1≤y≤9，并且x+y＝10)吸波材料及其制备方法，属于电磁波复合吸波材料技术领域。本发明基于溶胶凝胶法，以柠檬酸作为络合剂，在液氮冷冻和碳热还原的条件下，利用Co作为合金元素诱导LaFeO<subgt;3</subgt;中Fe脱溶，并通过调节Co的掺杂量，得到不同Co<subgt;x</subgt;Fe<subgt;y</subgt;合金成分负载的吸波材料。吸波材料中Co<subgt;x</subgt;Fe<subgt;y</subgt;合金纳米颗粒不仅能增加磁性成分，还能优化阻抗匹配；同时，这些合金纳米颗粒半嵌入于LaFeCoO<subgt;3</subgt;基质中形成大量异质界面，能够诱导产生界面极化，获得的吸波材料表现出优异的吸波性能。技术研发人员：岳惠娟,郭静芸,王琪,方婉莹,冯守华受保护的技术使用者：吉林大学技术研发日：技术公布日：2024/5/27