一种Cu纳米点@BN纳米球复合物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于纳米材料制备技术领域。本发明专利技术公开一种Cu纳米点@BN纳米球复合物及其制备方法，该复合物微观结构为Cu纳米点嵌入BN纳米球中。本发明专利技术还公开了一种Cu纳米点@BN纳米球复合物的制备方法，其采用等离子电弧放电法，将铜粉和硼粉按一定原子百分比压制成块体作为阳极靶材材料，采用钨作为阴极材料，引用氩气和氮气作为工作气体，在阳极周围放置液氮冷却壁，阴极钨电极与阳极铜‑硼粉末块体之间保持一定距离，阳极与阴极之间起电弧放电，在液氮冷却壁上即得Cu纳米点@BN纳米球复合物，用该纳米复合物制得的吸波涂层在2~18GHz范围内具有良好的电磁吸收性能。本发明专利技术制备过程简单、无后处理工序及成本低，易于实现工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种Cu纳米点@BN纳米球复合物及其制备方法和应用
本专利技术属于材料制备
，具体涉及一种Cu纳米点@BN纳米球复合物电磁波吸收材料及其制备方法。
技术介绍
随着电磁技术的高速发展和电子元器件日趋小型化、高频化，各种频段的电磁波充斥着人们的生存空间，造成了严重的电磁污染，引起了世界各国的关注。电磁污染已经成为21世纪生态环境的首要物理污染。长期接受电磁辐射可使癌症发病率升高，严重影响人体健康。同时，电磁干涉也严重影响了电子电路和电子元器件的正常工作，造成无法挽回的经济损失和安全问题。为此，美国联邦通讯委员会制定了抗电磁干扰法规和“Tem-pest”技术标准。欧盟颁布了CE标准，规定一切电子设备必须达到电磁兼容标准才能投放市场。国际无线电抗干扰特别委员会(CISPR)制定了CISPR国际标准。同时，电磁兼容和电磁吸收已经成为我国电子产品在国际市场上竞争力的关键技术之一。电磁吸收材料通过电磁损耗将电磁波能量转化为其他形式能量，从而达到对电磁波的吸收和耗散。电磁吸收材料可以有效地解决电磁污染和电磁干扰。在众多的电磁吸收材料中，金属纳米-介电性纳米复合材料中存在着大量的异质界面，能够产生多重吸收和界面极化等电磁损耗机制，已经成为了世界各国的研究热点。BN由于具有价格低廉、高温强度大、抗氧化性强、耐磨损性好和热膨胀系数小等优良特性而得到广泛的应用。BN的起始氧化温度高于800oC，并且在高温下会形成B2O3保护层将会阻止金属材料进一步被氧化。BN的介电常数为5.16，将BN与金属材料复合，可提高其电磁吸收性能。国内很多学者致力于金属-BN复合材料的制备方法研究，简介如下：中国专利技术专利“零维纳米胶囊氮化硼包覆钴的制备方法”(专利200710157688.4)公开了一种零维纳米胶囊氮化硼包覆钴的制备方法。利用等离子体电弧法制备出BN包覆Co纳米胶囊，其为核壳结构，核为Co、CoB，壳为BN，BN外壳的厚度约为几个nm，纳米颗粒内核的尺寸约为30nm。中国专利技术专利“一种双壳层钛酸钡/氮化硼/镍纳米胶囊的制备方法”(专利201210497517.7)公开了一种双壳层钛酸钡/氮化硼/镍纳米胶囊的制备方法。先利用等离子体电弧法制备出BN包覆Ni纳米胶囊纳米胶囊的粒度为30～100nm，BN壳厚度为4～8nm；然后通过溶胶-凝胶法引入钛酸钡，作为最外层，最终形成双外壳的Ni纳米胶囊，外壳依次为BN和钛酸钡，其中钛酸钡壳的厚度为5～10nm。中国专利技术专利“一种用于合成气甲烷化反应的金属@BN核-壳结构纳米催化剂及其制备方法”(专利201510229155.7)公开了一种用于合成气甲烷化反应的金属@BN核-壳结构纳米催化剂及其制备方法，其微观结构为金属的纳米粒子担载于SiO2载体上，表面覆盖超薄BN层，具有核-壳结构，BN与金属纳米粒子的摩尔比即0.1～10。中国专利技术专利“氮化硼纳米片-银纳米颗粒复合材料的制备方法”(专利201310091632.9)公开了氮化硼纳米片-银纳米颗粒复合材料的制备方法，利用液相还原法制备了BN纳米片-Ag纳米颗粒复合材料，其中BN纳米片的直径约为0.5～3μm，厚度为2nm，Ag纳米颗粒尺寸在20～80nm。上述复合材料中BN厚度都处于10nm以下，金属纳米颗粒的直径大于20nm，而且金属纳米材料在BN中分布不均匀且呈现团簇现象。以上结构特征导致无法有效发挥纳米材料的尺寸效应与界面效应。因此需要开发一种新型金属纳米点@BN纳米复合物。经检索，Cu纳米点@BN纳米球复合物电磁吸收材料未见报道。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种Cu纳米点@BN纳米球复合物电磁吸收材料及其制备方法。本专利技术提供了一种Cu纳米点@BN纳米球复合物，该纳米复合物微观结构为Cu纳米点嵌入BN纳米球中；其中BN纳米球的直径约为150～300nm，Cu纳米点的直径为1～3nm。本专利技术还提供了上述Cu纳米点@BN纳米球复合物的制备方法，该材料是利用等离子体电弧放电技术，在工作气体下原位制备得到；其中：采用钨电极为阴极，铜-硼粉末块体为阳极靶材，阴极钨电极与阳极靶材铜-硼粉末块体之间保持2～30mm的距离；在阳极靶材周围放置液氮冷却壁，液氮冷却壁与阳极靶材之间保持5～10cm的距离；电弧放电的电压为10～40V；工作气体为氩气和氮气气体。所述阳极靶材为铜-硼粉末块体，将铜粉和硼粉在压强1MPa～1GPa下压制成块体作为等离子电弧炉的阳极材料，所述阳极靶材材料中铜所占的质量百分比为10～20%。所述工作气体氩气的分压为0.01～0.5MPa，氮气气体的分压为0.1～3.0MPa。本专利技术还提供了Cu纳米点@BN纳米球复合物作为电磁吸收材料的应用。所述纳米复合物以40wt%～50wt%质量百分比的添加量加入到基体物质中制成吸波涂层，该吸收涂层对2～18GHz频率范围内的电磁波具有吸收作用。上述的Cu纳米点@BN纳米球复合物的应用，其测量所采用的基体物质为石蜡。相对现有技术，本专利技术的突出优点在于：1.本专利技术首次制备出了Cu纳米点@BN纳米球复合物；2.本专利技术制备过程条件简单，易于控制，为Cu纳米点@BN纳米球复合物的实际应用提供了条件；3.本专利技术制备纳米复合物材料，由于Cu纳米点和BN纳米球构成了良好的电磁匹配，在2～18GHz频率范围内具有优秀的电磁吸收能力，使Cu纳米点@BN纳米球复合物成为2～18GHz范围内电磁吸收强有力的候选材料。附图说明图1为制备本专利技术Cu纳米点@BN纳米球复合物的装置示意图。图2为本专利技术制备的Cu纳米点@BN纳米球复合物的X-射线衍射(XRD)图谱。根据JCPDSPDF卡片(JCPDS卡，No.34-0421)，可以检索出纳米复合物主相为BN相构成。菱形标志对应的三个峰为Cu的特征峰。图3为本专利技术制备的Cu纳米点@BN纳米球复合物的透射电子显微镜(TEM)图像；从图中可以看出纳米复合物呈现球状形貌，其直径为150～300nm。图4为本专利技术所制备的Cu纳米点@BN纳米球复合物的高分辨透射电子显微镜图像；从图中可以看出所得Cu纳米点@BN纳米球复合物为Cu纳米点嵌入BN纳米球中，Cu纳米点的直径为1～3nm。图5为本专利技术实施例1制得材料的电磁吸收性能与频率的关系图。图6为本专利技术实施例2制得材料的电磁吸收性能与频率的关系图。图7为本专利技术实施例3制得材料的电磁吸收性能与频率的关系图。图8为本专利技术实施例4制得材料的电磁吸收性能与频率的关系图。图9为本专利技术实施例5制得材料的电磁吸收性能与频率的关系图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术的技术方案作进一步的说明。显然，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术中，若非特指，所有的设备和原料均可从市场上购得或是本行业常用的，下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域常规方法。实施例1将图1所示的装置打开，用钨作阴极，所消耗阳极靶材的成分为纯铜粉与硼粉（质量比10：90）压成的块体，放在通冷却水平台上。阴极钨电极与阳极靶材铜-硼粉末块体之间保持30mm的距离。整个过程中，通水对炉体和阳极放置平台进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Cu纳米点@BN纳米球复合物，其特征在于：所述Cu纳米点@BN纳米球复合物的微观结构为Cu纳米点嵌入BN纳米球中。

【技术特征摘要】
1.一种Cu纳米点@BN纳米球复合物，其特征在于：所述Cu纳米点@BN纳米球复合物的微观结构为Cu纳米点嵌入BN纳米球中。2.一种根据权利要求1所述的Cu纳米点@BN纳米球复合物的制备方法，其特征在于：所述Cu纳米点@BN纳米球复合物由铜-硼粉末块体在含氮工作气体下利用等离子体电弧放电技术原位制备获得。3.根据权利要求2所述的一种Cu纳米点@BN纳米球复合物的制备方法，其特征在于具体为：采用钨电极为阴极，铜-硼粉末块体为阳极靶材，阴极钨电极与阳极靶材铜-硼粉末块体之间保持2～30mm的距离，在阳极靶材周围放置液氮冷却壁，液氮冷却壁与阳极靶材之间保持5～10cm的距离，电弧放电的电压为10～40V，工作气体为氩气和氮气；...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘先国，余洁意，孙玉萍，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33