一种Ni/MnO/C复合纳米纤维及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种Ni/MnO/C复合纳米纤维及其制备方法与应用，包括碳纳米纤维以及附着于碳纳米纤维上的Ni纳米颗粒和MnO纳米颗粒，纳米纤维的直径为250

【技术实现步骤摘要】
一种Ni/MnO/C复合纳米纤维及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于电磁波吸收
，具体涉及一种Ni/MnO/C复合纳米纤维及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]这里的陈述仅提供与本专利技术相关的
技术介绍
，而不必然地构成现有技术。
[0003]高性能电磁波吸收材料要求具有匹配厚度薄、有效吸收带宽、材料密度低以及吸收强度高等性能。磁性金属在电磁波吸收材料领域有着广泛的应用。然而，简单的损耗机制和高密度的磁性金属不利于实际应用。碳材料具有低密度和显著的电损耗能力，被用于改进磁性金属基电磁波吸波材料，如现有技术中已经制备了以(Fe,Ni)合金为芯、石墨为壳的(Fe,Ni)/C纳米胶囊。这些复合材料表现出良好的电磁波吸收性能，因为引入碳组分可以有效地提高磁性金属的损耗能力，并拓宽其有效吸收带。然而，这些碳/磁金属复合材料的介电常数过高，阻抗匹配差，不可避免地导致电磁波在入射面反射过多，不利于微波吸收性能的提高。

技术实现思路

[0004]针对现有电磁波吸收材料存在的不足，本专利技术提供了一种Ni/MnO/C复合纳米纤维及其制备方法与应用，合成的复合纳米纤维电磁波吸收性能好，稳定性好。采用静电纺丝法结合碳化工艺制备出Ni/MnO/C复合纳米纤维材料，成分和微观结构的协同作用使Ni/MnO/C纳米复合纤维具有优异的EMW吸收性能。该方法设备简单，工序简单，易实现规模化生产，应用前景广阔。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种Ni/MnO/C复合纳米纤维，包括碳纳米纤维以及附着于碳纳米纤维上的Ni纳米颗粒和MnO纳米颗粒，纳米纤维的直径为250
‑
300nm，Ni纳米颗粒和MnO纳米颗粒的摩尔比为1:0.3
‑
3。
[0007]第二方面，本专利技术提供所述Ni/MnO/C复合纳米纤维的制备方法，包括如下步骤：
[0008]将镍源、碳源和锰源溶于有机溶剂中，混合均匀，然后进行静电纺丝，制得前驱体，将前驱体烘干、预氧化和碳化，制得Ni/MnO/C复合纳米纤维。
[0009]第三方面，本专利技术提供所述Ni/MnO/C复合纳米纤维在作为电磁波吸收材料中的应用。
[0010]上述本专利技术的一种或多种实施例取得的有益效果如下：
[0011](1)制得的Ni/MnO/C复合纳米纤维中，MnO纳米颗粒改善了阻抗匹配特性，Ni金属纳米颗粒增加了衰减容量。Ni纳米颗粒和MnO纳米颗粒的摩尔比的变化有效地调控了电磁参数，当Ni和MnO的波尔比为1:1时，获得更好的阻抗匹配和衰减能力。
[0012](2)Ni/MnO/C复合纳米纤维的制备工艺简单，操作方便，可控性好，制备周期短，易于工业化。
[0013](3)制备的Ni/MnO/C复合纳米纤维的平均直径为250nm，纳米复合纤维表面均匀分布有氧化镍和氧化锰纳米颗粒，具有较大的纵横比和比表面，抗氧化和耐腐蚀能力强。
[0014](4)Ni/MnO/C复合纳米纤维的吸收体具有厚度薄、密度小、吸收频带宽、吸收强度高的特点，还具有良好的阻抗匹配特性，良好的干涉相消和损耗衰减能力，可以为今后电磁波吸收材料的设计提供思路。
附图说明
[0015]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0016]图1为实施例1碳化后所得Ni/MnO/C复合纳米纤维的XRD衍射图谱。
[0017]图2为实施例1碳化后所得Ni/MnO/C复合纳米纤维的扫描电镜图。
[0018]图3为对比例碳化后所得碳纳米纤维的扫描电镜图。
[0019]图4为实施例1所得Ni/MnO/C复合纳米纤维的透射电镜图。
[0020]图5为实施例1所得Ni/MnO/C复合纳米纤维的磁性能测试曲线。
[0021]图6中，(a)为实施例1中制备的Ni/MnO/C复合纳米纤维的最小反射损耗图，(b)为实施例1中制备的Ni/MnO/C复合纳米纤维的最小反射损耗图的俯视图；(c)为实施例2中制备的Ni/MnO/C复合纳米纤维的最小反射损耗图，(d)为实施例2中制备的Ni/MnO/C复合纳米纤维的最小反射损耗图的俯视图；(e)为实施例3中制备的Ni/MnO/C复合纳米纤维的最小反射损耗图，(f)为实施例3中制备的Ni/MnO/C复合纳米纤维的最小反射损耗图的俯视图；(g)为对比例中制备的Ni/MnO/C复合纳米纤维的最小反射损耗图，(h)为对比例中制备的Ni/MnO/C复合纳米纤维的最小反射损耗图的俯视图。
具体实施方式
[0022]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0023]第一方面，本专利技术提供一种Ni/MnO/C复合纳米纤维，包括碳纳米纤维以及附着于碳纳米纤维上的Ni纳米颗粒和MnO纳米颗粒，纳米纤维的直径为250
‑
300nm，Ni纳米颗粒和MnO纳米颗粒的摩尔比为1:0.3
‑
3。
[0024]在一些实施例中，纳米纤维的长度为10
‑
90微米；
[0025]优选的，纳米纤维的长度为30
‑
80微米。
[0026]在一些实施例中，Ni纳米颗粒和MnO纳米颗粒的摩尔比为1：1。
[0027]进一步的，Ni纳米颗粒的粒径为10
‑
20nm；MnO纳米颗粒的粒径为20
‑
40nm。
[0028]在一些实施例中，所述Ni/MnO/C复合纳米纤维的饱和磁化率10
‑
40emu/g，矫顽力Hc为25
‑
50Oe。
[0029]进一步的，Ni纳米颗粒和MnO纳米颗粒均匀分布于碳纳米纤维表面。
[0030]第二方面，本专利技术提供所述Ni/MnO/C复合纳米纤维的制备方法，包括如下步骤：
[0031]将镍源、碳源和锰源溶于有机溶剂中，混合均匀，然后进行静电纺丝，制得前驱体，将前驱体烘干、预氧化和碳化，制得Ni/MnO/C复合纳米纤维。
[0032]在一些实施例中，所述镍源为乙酰丙酮镍或硝酸镍。
[0033]在一些实施例中，所述碳源为聚乙烯吡咯烷酮或聚丙烯腈。
[0034]在一些实施例中，所述锰源为乙酰丙酮锰。
[0035]在一些实施例中，所述有机溶剂为N,N
‑
二甲基甲酰胺。
[0036]进一步的，镍源和锰源的摩尔比为1:3
‑
9。
[0037]更进一步的，纺丝液中，所述镍源的浓度为0.15
‑
0.25mol/L。
[0038]进一步的，先将相对较难溶解的聚乙烯吡咯烷酮加入至N,N
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Ni/MnO/C复合纳米纤维，其特征在于：包括碳纳米纤维以及附着于碳纳米纤维上的Ni纳米颗粒和MnO纳米颗粒，纳米纤维的直径为250
‑
300nm，Ni纳米颗粒和MnO纳米颗粒的摩尔比为1:0.3
‑
3。2.根据权利要求1所述的Ni/MnO/C复合纳米纤维，其特征在于：纳米纤维的长度为10
‑
90微米；优选的，纳米纤维的长度为30
‑
80微米。3.根据权利要求1所述的Ni/MnO/C复合纳米纤维，其特征在于：Ni纳米颗粒和MnO纳米颗粒的摩尔比为1：1；进一步的，Ni纳米颗粒的粒径为10
‑
20nm；MnO纳米颗粒的粒径为20
‑
40nm。4.根据权利要求1所述的Ni/MnO/C复合纳米纤维，其特征在于：所述Ni/MnO/C复合纳米纤维的饱和磁化率10
‑
40emu/g，矫顽力Hc为25
‑
50Oe。进一步的，Ni纳米颗粒和MnO纳米颗粒均匀分布于碳纳米纤维表面。5.权利要求1
‑
4任一所述Ni/MnO/C复合纳米纤维的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将镍源、碳源和锰源溶于有机溶剂中，混合均匀，然后进行静电纺丝，制得前驱体，将前驱体烘干、预氧化和碳化，制得Ni/MnO/C复合纳米纤维。6.根据权利要求5所述的Ni/MnO/C复合纳米纤维的制备方法，其特征在于：所述镍源为乙酰丙酮镍或硝酸镍；在一些实施例中，所述碳源为聚乙烯吡咯烷酮或聚丙烯腈；在一些实施例中，所述锰源为乙酰丙酮锰...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘久荣，刘悦，曾志辉，吴莉莉，刘伟，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：