本发明专利技术公开了一种以磁性金属掺杂多壁碳纳米管/二氧化锡的纳米复合材料，可广泛用于电磁波吸收方面。该制备方法包括步骤：1)多壁碳纳米管的酸化；2)将步骤1)处理后的酸化多壁碳纳米管分散于水中，得到多壁碳纳米管的分散液，加入五水合四氯化锡，再加入六水合硝酸镍、九水合硝酸铁或六水合硝酸钴，然后加入酸，之后缓慢加入浓氨水调节pH＝7～10，于120～180℃反应8～24小时，经后处理即得以磁性金属M掺杂多壁碳纳米管/二氧化锡纳米复合材料，M＝Fe，Co，Ni；其中，酸化多壁碳纳米管，五水合四氯化锡，六水合硝酸镍或九水合硝酸铁或六水合硝酸钴，和酸四者的质量体积比为0.04g：1～4g：0.5～3g：0.5～4mL。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种吸波材料，具体涉及一种以磁性金属掺杂碳纳米管/ 二氧化锡的纳米复合材料。属于电磁材料
技术介绍
碳纳米管(CNTs)属于一维纳米材料，由于其纳米粒子尺寸(1?lOOnm)远小于雷达波(厘米波或毫米波)波长，因此纳米隐身材料对微波的吸收性能较常规材料强。而多壁碳纳米管(0D:>50nm, ID:5?15nm，MWCNTs)具有电导率高及隐身性好、质轻，可承载性，其优异的电磁波吸收性能广泛用于微波吸收领域。但是单一的多壁碳纳米管(MWCNTs)存在分散性差，易团聚缺陷，影响吸波能力。二氧化锡(Sn02)，作为一种介电材料，是一种良好的宽禁带(3.8eV)n型金属氧化物半导体材料，具有独特的光学、电学性能，常用于光催化、锂离子电池等方面，也可用于微波吸收领域。目前，大多制备的吸波材料如导电高分子基吸波材料、无机纳米吸波材料，由于材料的密度大、电导率不稳定以及材料在制备过程中的易团聚，导致吸波性能并不能达到预期效果。将多壁碳纳米管(MWCNTs)和二氧化锡(Sn02)复合，制备的小粒径无机纳米复合材料可以满足质轻、分散性好等特点，可以用于电磁波吸收领域。掺杂半导体也可以改善材料的微波吸收性能，特别是磁性金属(Fe，Co，Ni)掺杂半导体(Zn0，Ti02，Sn02)可以显著提高材料的微波吸收性能。但是，现有技术中制备满足磁性金属(Fe，Co, Ni)掺杂并且同时在多壁碳纳米管(MWCNTs)上包覆二氧化锡(Sn02)纳米复合材料存在诸多困难，如负载的纳米粒子尺寸不均一、包覆不均匀，难以保证磁性金属成功掺入复合材料中，并且磁性金属(Fe，Co, Ni)的掺杂对复合材料吸波性能的影响有一定的不确定性。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种以磁性金属掺杂多壁碳纳米管/ 二氧化锡的纳米复合材料，可广泛用于电磁波吸收方面。本专利技术还提供了其制备方法，操作方便、工艺简单。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案:—种以磁性金属掺杂多壁碳纳米管/ 二氧化锡的纳米复合材料的制备方法，包括步骤:1)多壁碳纳米管的酸化；2)将步骤1)处理后的酸化多壁碳纳米管分散于水中，得到多壁碳纳米管的分散液，加入五水合四氯化锡(SnCl4.5H20)，再加入六水合硝酸镍(Ni (Ν03)2.6H20)、九水合硝酸铁(Fe(N03)3.9H20)或六水合硝酸钴(Co(N03)2.6H20)，然后加入酸，之后缓慢加入浓氨水(25wt% )调节pH = 7?10，于120?180°C反应8?24小时，经后处理即得以磁性金属Μ掺杂多壁碳纳米管/ 二氧化锡纳米复合材料，M = Fe、Co或Ni ;其中，酸化多壁碳纳米管，五水合四氯化锡，六水合硝酸镍(Ni(N03)2.6H20)或九水合硝酸铁(Fe(N03)3.9H20)或六水合硝酸钴(Co (Ν03)2.6Η20)，和酸四者的质量体积比为0.04g:1?4g:0.5?3g:0.5?4mL。优选的，所述步骤1)的具体方法是:将多壁碳纳米管和浓硝酸(65wt% )搅拌混合均匀，在140°C下反应6?12小时，将得到的产物经抽滤、洗涤至中性，真空干燥，即得酸化的多壁碳纳米管。进一步优选的，所述步骤1)的反应时间为6小时。进一步优选的，所述多壁碳纳米管和浓硝酸的质量体积比为lg:100mL。优选的，所述步骤2)中，加入浓氨水(25wt% )调节pH = 10，于140°C反应18小时。优选的，所述步骤2)中，酸化多壁碳纳米管，五水合四氯化锡，六水合硝酸镍(Ni (Ν03)2.6H20)或九水合硝酸铁(Fe (Ν03)3.9H20)或六水合硝酸钴(Co (Ν03)2.6H20)，和酸四者的质量体积比为0.04g:2g:0.5?3g:0.9mL0优选的，所述步骤2)中多壁碳纳米管的分散液中多壁碳纳米管的质量浓度为lg/L。优选的，所述步骤2)中加入的酸为浓盐酸(38wt% ) ο优选的，所述步骤2)中的后处理步骤包括:离心、洗涤至中性，真空干燥即得。优选的，所述真空干燥的温度为60°C，干燥时间为24小时。一种以磁性金属掺杂多壁碳纳米管/ 二氧化锡的纳米复合材料，是按照上述制备方法制备得到的。—种以磁性金属掺杂多壁碳纳米管/ 二氧化锡的轻质纳米复合材料的制备方法，是将上述步骤2)获得的产品与石蜡以质量比3:1进行混合、压片即得。—种以磁性金属掺杂多壁碳纳米管/ 二氧化锡的轻质纳米复合材料，是按照上述制备方法制备得到的。上述纳米复合材料或轻质纳米复合材料吸收电磁波的应用。本专利技术的有益效果:本专利技术采用一步水热法制备的以多壁碳纳米管(MWCNTs)为基体，不同磁性金属(M = Fe, Co, Ni)掺杂多壁碳纳米管(MWCNTs) / 二氧化锡(Sn02)纳米复合材料继承了各自的优点，同时满足质轻、导电、化学稳定性好，可用于电化学领域，也可用于电磁波吸收领域，且有着优异的微波吸收性能。具体如下:1、本专利技术采用一步水热法，不加任何稳定剂、表面活性剂，避免了传统的电镀或化学镀的方法，污染较小，制备方法简便、绿色环保，反应易控制，不需要昂贵的设备，可用于工业化生产。2、反应成本低，使用的原料并不包括金属锡颗粒等贵金属，并且加入的掺杂剂均为硝酸盐，原料易得。3、制备方法简单，采用简单的化学法即可成功将二氧化锡负载到多壁碳纳米管上，且制备得到的纳米复合材料不需要其他的后续处理，如保护气氛围下煅烧等。4、本专利技术制备得到的纳米复合材料有着优异的导电性，其负载的二氧化锡纳米粒子平均粒径为5nm左右，分散性良好，有效解决了多壁碳纳米管和二氧化锡易团聚的问题，其关键在于:在反应前驱体配制过程中，浓氨水应缓慢滴加，并且要加入少量浓盐酸，以抑制金属源的水解。5、与石蜡混合制备的轻质纳米复合材料具有优异的吸波性能，可用于高温吸波领域，具有质轻和可承载性强的特点，将多壁碳纳米管(MWCNTs)的多重损耗特性和二氧化锡(Sn02)的介电损耗特性以及磁性金属的磁损耗性能相结合，制备的新型吸波材料，可满足新型吸波材料质轻、吸波能力强、吸收频带宽等要求，具有较高的理论和实践价值，有着良好的应用前景。【附图说明】图1为酸化的多壁碳纳米管(MWCNTs)、多壁碳纳米管(MWCNTs) / 二氧化锡(Sn02)和磁性金属Ni掺杂多壁碳纳米管(MWCNTs) / 二氧化锡(Sn02)复合材料的XRD谱图。图2为酸化的多壁碳纳米管(MWCNTs)、多壁碳纳米管(MWCNTs) / 二氧化锡(Sn02)和磁性金属Ni掺杂多壁碳纳米管(MWCNTs)/二氧化锡(Sn02)复合材料的红外谱图。图3为未处理的多壁碳纳米管(MWCNTs)、酸化的多壁碳纳米管(MWCNTs)、多壁碳纳米管(MWCNTs)/二氧化锡(Sn02)和磁性金属Ni掺杂多壁碳纳米管(MWCNTs)/ 二氧化锡(Sn02)复合材料的透射电镜图。图4为酸化的多壁碳纳米管(MWCNTs)、二氧化锡(Sn02)和磁性金属Ni掺杂多壁碳纳米管(MWCNTs)/二氧化锡(Sn02)复合材料的反射损耗随频率变化曲线。图5为磁性金属Fe掺杂多壁碳纳米管(MWCNTs) / 二氧化锡(Sn02)纳米复合材料的反射损耗随频率变化曲线。其中，图4和本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种以磁性金属掺杂多壁碳纳米管/二氧化锡的纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：1)多壁碳纳米管的酸化；2)将步骤1)处理后的酸化多壁碳纳米管分散于水中，得到多壁碳纳米管的分散液，加入五水合四氯化锡，再加入六水合硝酸镍、九水合硝酸铁或六水合硝酸钴，然后加入酸，之后缓慢加入浓氨水调节pH＝7～10，于120～180℃反应8～24小时，经后处理即得以磁性金属M掺杂多壁碳纳米管/二氧化锡纳米复合材料，M＝Fe，Co，Ni；其中，酸化多壁碳纳米管，五水合四氯化锡，六水合硝酸镍或九水合硝酸铁或六水合硝酸钴，和酸四者的质量体积比为0.04g：1～4g：0.5～3g：0.5～4mL。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：邢宏龙，林玲，王磊，刘振峰，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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