一种铜@镍核壳结构颗粒的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种铜@镍核壳结构颗粒的制备方法及其应用，首先通过湿化学法合成多孔球状铜/氧化亚铜颗粒，后经水热法还原/复合制备铜@镍核壳结构颗粒。铜呈现尺寸介于1

【技术实现步骤摘要】
一种铜@镍核壳结构颗粒的制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于无机功能复合材料制备技术和电磁波防护功能材料
，具体涉及一种铜@镍核壳结构颗粒的制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]由于无线通信技术和电子应用中滥用电磁波，空气中过量的电磁辐射威胁着人类健康和电子设备。根据schelkunoff电磁屏蔽理论，电磁波干扰屏蔽作用机理包括反射、吸收和内部多重反射损耗三种形式。当屏蔽效能大于15dB时，多重反射损耗的屏蔽效能可以忽略。单一导电材料易与自由空间发生阻抗失配，其主要通过反射损耗来屏蔽电磁波，但是反射的电磁波进入空气中会带来二次辐射污染。磁性材料易与自由空间形成阻抗匹配，其可以通过对电磁波的吸收损耗来屏蔽。
[0003]目前，金属仍然是高效电磁干扰屏蔽材料的首选。铜粉具有良好的导电性、导热性以及相对低廉的价格，因此铜系填料的研发可以带来很好的经济收益。镍粉具有优异的磁性性能且化学性质比铜稳定，其能有效损耗入射电磁波。铜@镍核壳材料的研发可以充分发挥铜的导电性和镍的磁性，二者通过结构设计最大程度地吸收电磁波，实现以吸收为主的屏蔽机制并兼具电磁波吸收能力。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在提供一种铜@镍核壳结构颗粒的制备方法及其应用。本专利技术提供的铜@镍核壳结构颗粒作为电磁波防护材料，实现了电磁波吸收和屏蔽的双重功能。本专利技术提供的制备方法具有操作简单和经济效益好的优点，可进行产业化推广。
[0005]本专利技术首先通过湿化学法合成多孔球状铜/氧化亚铜颗粒，后经水热法还原/复合制备铜@镍核壳结构颗粒。铜呈现尺寸介于1
‑
1.5μm的多孔球状且存在少量的氧化亚铜，铜@镍核壳结构颗粒绝大多数呈现球状，尺寸介于1.5
‑
2μm。
[0006]本专利技术铜@镍核壳结构颗粒的制备方法，包括如下步骤：
[0007]步骤1：多孔球状铜/氧化亚铜颗粒的制备
[0008]将5
‑
7质量份的氢氧化铜、7质量份的弱酸性高聚物和100质量份的去离子水混合，磁力搅拌20
‑
30min，得到铜源混合液；将5
‑
7质量份的乙醇胺、0.05
‑
0.15质量份的苯酚依次加入铜源混合液中，磁力搅拌3
‑
5min；保持搅拌并缓慢向混合体系中滴加11质量份的还原剂，室温下反应60
‑
80min，得到多孔球状铜/氧化亚铜颗粒溶液；将获得的多孔球状铜/氧化亚铜颗粒溶液分别用无水乙醇和去离子水离心清洗3次，将固体粉末产物置于60℃真空干燥箱中进行干燥，得到多孔球状铜/氧化亚铜颗粒。本步骤获得的铜呈现尺寸介于1
‑
1.5μm的多孔球状且存在少量的氧化亚铜，孔间间隔均匀，多孔状增强了材料对电磁波的多重反射损耗能力。
[0009]步骤2：铜@镍核壳结构颗粒溶液的制备
[0010]将0.25
‑
0.40质量份的多孔球状铜/氧化亚铜颗粒、0.20质量份阴离子表面活性剂
和100质量份的去离子水混合，超声处理90
‑
120min，得到阴离子吸附的多孔球状铜/氧化亚铜颗粒悬浮液；向悬浮液中依次加入0.30质量份的镍盐、1.25
‑
2.0质量份的碱性试剂、50质量份的乙二醇和25
‑
30质量份的水合肼，磁力搅拌15
‑
20min，得到铜@镍核壳结构颗粒溶液；
[0011]步骤3：铜@镍核壳结构颗粒的制备
[0012]将步骤2得到的铜@镍核壳结构颗粒溶液转入高温高压反应釜，190
‑
210℃温度下水热反应45
‑
60min，反应结束后分别用去离子水和无水乙醇离心清洗3次，将固体粉末产物置于60℃真空干燥箱中进行干燥，得到铜@镍核壳结构颗粒。
[0013]进一步地，所述弱酸性高聚物为质量浓度30％
‑
50％的聚丙烯酸，如30wt％、40wt％、50wt％。
[0014]进一步地，所述还原剂为抗坏血酸、水合肼中的一种。
[0015]进一步地，所述阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种。
[0016]进一步地，所述镍盐为硫酸镍、氯化镍、硝酸镍、醋酸镍中的一种或几种。
[0017]进一步地，所述碱性试剂为氢氧化钾、氢氧化钠中的一种。
[0018]最后，本专利技术还涉及上述基于铜@镍核壳结构颗粒的制备方法在电磁波吸收和屏蔽领域作为填料的应用。
[0019]在电磁波吸收测试中，当前主流的制样方法是将石蜡加热至熔点以上，接着向熔化的石蜡中加入金属填料并混合均匀，待混合物体系冷却凝固，将混合体系倒入模具中，压制成型。此处的比例选择金属填料：石蜡＝4：6。金属填料与石蜡的比例选择也可以5:5、6:4、7:3、8:2，当然不同的填料比例，性能差异较大。
[0020]在电磁波屏蔽测试中，聚合物基体可以选择聚乙烯醇(PVA)或聚偏二氟乙烯(PVDF)，金属填料的添加比例可以是金属质量占据总体质量的30、40、50、60、70％，复合方式采用溶液共混法——聚合物按照一定条件溶解在对应的溶剂中，后向溶液体系加入金属填料，二者混合均匀后，将溶液倒入模具中，干燥成膜。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0022]1、本专利技术通过湿化学法和水热法制备得到铜@镍核壳结构颗粒，颗粒尺寸介于1.5
‑
2μm之间；水热过程将氧化亚铜还原成铜且镍颗粒填入铜的多孔凹陷处，并进一步生长成球状，形成了“榫卯”结构；充分发挥了双金属优良的介电损耗、界面极化损耗和磁损耗性能；
[0023]2、本专利技术得到的铜@镍核壳结构颗粒在电磁干扰屏蔽领域展现出吸收为主的屏蔽机制，降低了二次辐射的污染；
[0024]3、本专利技术得到的铜@镍核壳结构颗粒在电磁波吸收和屏蔽领域实现了双功能效果；
[0025]4、本专利技术的制备操作简单、设备常规化，可进行产业化推广。
[0026]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细地说明。
附图说明
[0027]图1为本专利技术中实施例1制备的铜/氧化亚铜(a)和铜@镍核壳结构颗粒(b)的X射衍射分析图；
[0028]图2为本专利技术中实施例1制备的多孔球状铜/氧化亚铜颗粒SEM图。
[0029]图3为本专利技术中实施例1制备的铜@镍核壳结构颗粒电磁波屏蔽性能。
[0030]图4为本专利技术中实施例2制备的铜/氧化亚铜(a)和铜@镍核壳结构(b)的扫描电子显微镜照片；
[0031]图5为本专利技术中实施例3制备的多孔球状铜/氧化亚铜颗粒SEM图。
[0032]图6为本专利技术中实施例3制备的铜@镍核壳结构颗粒的电磁干扰屏蔽性能(a)(b)和功率系数图(c)；
[0033]图7为本专利技术中实施例2制备的铜@镍核壳结构颗粒的电磁波吸收性能图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜@镍核壳结构颗粒的制备方法，其特征在于：首先通过湿化学法合成多孔球状铜/氧化亚铜颗粒，后经水热法还原/复合制备铜@镍核壳结构颗粒，包括如下步骤：步骤1：多孔球状铜/氧化亚铜颗粒的制备将氢氧化铜、弱酸性高聚物和去离子水混合，磁力搅拌20
‑
30min，得到铜源混合液；将乙醇胺、苯酚依次加入铜源混合液中，磁力搅拌3
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5min；保持搅拌并缓慢向混合体系中滴加还原剂，室温下反应60
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80min，得到多孔球状铜/氧化亚铜颗粒溶液；将获得的多孔球状铜/氧化亚铜颗粒溶液分别用无水乙醇和去离子水离心清洗，真空干燥后得到多孔球状铜/氧化亚铜颗粒；步骤2：铜@镍核壳结构颗粒溶液的制备将多孔球状铜/氧化亚铜颗粒、阴离子表面活性剂和去离子水混合，超声处理90
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120min，得到阴离子吸附的多孔球状铜/氧化亚铜颗粒悬浮液；向悬浮液中依次加入镍盐、碱性试剂、乙二醇和水合肼，磁力搅拌15
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20min，得到铜@镍核壳结构颗粒溶液；步骤3：铜@镍核壳结构颗粒的制备将步骤2得到的铜@镍核壳结构颗粒溶液转入高温高压反应釜，190
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210℃温度下水热反应45
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60min，反应结束后分别用去离子水和无水乙醇离心清洗，真空干燥后得到铜@镍核壳结构颗粒。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1中，各原料按质量份数...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴运飞，吴锋，徐刚纲，
申请(专利权)人：合肥迈微新材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：