一种铁掺杂铈基导热吸波纳米材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种铁掺杂铈基导热吸波纳米材料及其制备方法与应用，属于导热

【技术实现步骤摘要】
核壳复合物，具有多晶结构，直径为15.5～59.3nm，长为0.20～7.27μm；且所述铁掺杂铈基导热吸波纳米材料中Fe/Ce的原子比为0～0.432。
[0009]值得说明的是，本专利技术公开的铁掺杂铈基导热吸波纳米材料具有优异的导热
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微波吸收特性，小于等于
‑
10dB反射率的最大有效带宽为5.12～9.26GHz，最大吸收
‑
39.27～
‑
54.64dB，热导率为1.864～2.581W/m
·
K。
[0010]本专利技术的另一目的是提供一种绿色环保、适于工业化生产的铁掺杂铈基导热吸波纳米材料的制备方法。
[0011]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0012]一种铁掺杂铈基导热吸波纳米材料的制备方法，所述方法具体包括如下步骤：
[0013](1)按化学计量比称取可溶性铈盐和可溶性铁盐，并溶于去离子水中得到混合溶液，备用；
[0014](2)在所述混合溶液中加入强碱，室温搅拌30
‑
60min后转移至反应釜中，水热反应得到粗产品；
[0015](3)将所述粗产品用水浸泡，经过多次离心洗涤后冷冻干燥，最终得到所述铁掺杂铈基导热吸波纳米材料。
[0016]其中，反应方程式如下：
[0017]Ce
3+
+OH
‑
→
Ce(OH)3[0018]4Ce(OH)3+O2+2H2O
→
4Ce(OH)4[0019]Ce(OH)4→
CeO2+2H2O
[0020][0021][0022][0023]通过采用上述技术方案，本专利技术的有益效果如下：
[0024]本专利技术公开的制备方法操作简单且产品形貌新颖，克服了以往制备过程中反应条件苛刻，反应产物形貌难以调控，实验重复性差等特点，具有良好的工业化应用潜力。
[0025]优选的，步骤(1)中，所述可溶性铁盐至少为FeCl3·
6H2O、Fe2(SO4)3·
10H2O、Fe(NO3)3·
9H2O、Fe(Ac)3·
4H2O中的一种；且所述混合溶液中铁离子与铈离子的物质的量之比为0～1。
[0026]优选的，步骤(2)中，所述强碱为NaOH、KOH或LiOH；碱与铈离子的浓度比为5～25。
[0027]进一步优选的，所述步骤(2)中的水热反应温度为120℃～200℃，水热反应时间为4～24h。
[0028]优选的，所述步骤(3)中的冷冻干燥温度为
‑
60℃～90℃，冷冻干燥时间为12～24h。
[0029]本专利技术还有一个目的，就是提供上述铁掺杂铈基导热吸波纳米材料在导热
‑
微波吸收领域、传感器、超级电容器、光催化或锂离子电池中的应用。
[0030]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术提供了一种铁掺杂铈基导热吸波纳米材料及其制备方法与应用，具有如下优异效果：
[0031]1)本专利技术采用一步水热法首次制备了铁掺杂Ce(OH)3/CeO2核壳纳米线/棒，结构和
形成机理新颖。并通过改变体系中的强碱与铈盐物质的量之比、铁盐与铈盐物质的量之比、反应温度和反应时间来进一步调控铁掺杂铈基复合物的组成与长径比，且所得材料具有优异的导热
‑
微波吸收特性。
[0032]2)本专利技术公开制备的一种铁掺杂Ce(OH)3/CeO2核壳纳米线/棒，具有结构新颖、分散性和均一性好，尺寸可调等优良特性，首次作为导热
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吸波多功能材料展现了优异的导热
‑
吸波性能，且明显优于大多数被报道的材料。
[0033]3)本专利技术所述铁掺杂Ce(OH)3/CeO2核壳纳米线/棒，因其通过一步水热法制备，该方法具有工艺简便、危险性低、绿色环保、重复性好、对仪器精密度要求低、产量高、可规模化生产的优点，因而工业化应用前景好。
[0034]因此，综上所述，本专利技术公开保护的铁掺杂铈基导热吸波纳米材料及其制备方法极具市面推广与应用价值。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0036]图1～图3分别为本专利技术实施例1所得产物在XRD、EDX、扫描电镜下测到的物相及形貌。
[0037]图4～图6分别为本专利技术实施例2所得产物在XRD、EDX、扫描电镜下测到的物相、形貌。
[0038]图7～图9分别为本专利技术实施例3所得产物在XRD、EDX、扫描电镜下测到的物相、形貌。
[0039]图10～图12分别为本专利技术实施例4所得产物在XRD、EDX、扫描电镜下测到的物相、形貌及其吸波性能曲线。
[0040]图13为本专利技术实施例5所得产物在扫描电镜下测到的形貌。
[0041]图14为本专利技术实施例6所得产物在扫描电镜下测到的形貌。
[0042]图15为本专利技术实施例7所得产物在扫描电镜下测到的形貌。
[0043]图16为本专利技术实施例8所得产物在扫描电镜下测到的形貌。
[0044]图17为本专利技术实施例9所得产物在扫描电镜下测到的形貌。
[0045]图18为本专利技术实施例10所得产物在扫描电镜下测到的形貌。
具体实施方式
[0046]下面将结合本专利技术实施例及说明书附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，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他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0047]本专利技术实施例公开了一种工艺简便、尺寸可控且具有良好导热
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微波吸收特性的铁掺杂铈基导热吸波纳米材料及其制备方法与应用。
[0048]为更好地理解本专利技术，下面通过以下实施例对本专利技术作进一步具体的阐述，但不可理解为对本专利技术的限定，对于本领域的技术人员根据上述
技术实现思路
所作的一些非本质的改进与调整，也视为落在本专利技术的保护范围内。
[0049]下面，将结合具体实施例，对本专利技术的技术方案进行进一步的说明。
[0050]实施例1
[0051]一种铈基导热吸波纳米材料的制备方法，具体包括如下步骤：
[0052]将8mmol CeCl3·
7H2O溶解于20mL去离子水中，室温下磁力搅拌10min。然后在溶液中加入20mL NaOH溶液(10mol/L)，继续搅拌60min使其充分反应。随后将溶液转移至聚四氟乙烯内衬中，放入高温烘箱，在180℃反应24h。产物自然冷却至室温后用去离子水洗涤，随后冷冻干燥，最终得到氧化铈/氢氧化铈多晶纳米线。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁掺杂铈基导热吸波纳米材料，其特征在于，所述导热吸波纳米材料为采用一步水热法制备的铁掺杂铈基复合纳米棒/线；所述复合纳米棒/线为Fe0,Fe
2+
,Fe
3+
共掺杂Ce(OH)3/CeO2核壳复合物，具有多晶结构，直径为15.5～59.3nm，长为0.20～7.27μm；且所述铁掺杂铈基导热吸波纳米材料中Fe/Ce的原子比为0～0.432。2.根据权利要求1所述的一种铁掺杂铈基导热吸波纳米材料，其特征在于，所述纳米材料具有优异的导热
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吸波性能，小于等于
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10dB反射率的最大有效带宽为5.12～9.26GHz，最大吸收
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39.27～
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54.64dB，热导率为1.864～2.581W/m
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K。3.一种如权利要求1或2所述的铁掺杂铈基导热吸波纳米材料的制备方法，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：(1)按化学计量比称取可溶性铈盐和可溶性铁盐，并溶于去离子水中得到混合溶液，备用；(2)在所述混合溶液中加入强碱，室温搅拌30～60min后转移至反应釜中，水热反应得到粗产品；(3)将所述粗产品用水浸泡，经过多次离心洗涤...

【专利技术属性】
技术研发人员：童国秀，汪欣欣，廖莜，王恺瑞，姚琪彬，戚世超，郦初初，吴文华，
申请(专利权)人：浙江师范大学，
类型：发明
国别省市：