本發(fā)明涉及電磁波吸收材料，尤其是涉及一種comn金屬氧化物電磁波吸收材料及其制備方法與應用。

背景技術(shù)：

1、人機交互和虛擬現(xiàn)實技術(shù)使智能電子設(shè)備產(chǎn)生了顯著的電磁波干擾/污染。電磁波吸收材料可以將入射電磁能量轉(zhuǎn)化為熱量，有效減少電磁輻射干擾/污染。金屬氧化物基材料以其低成本、生態(tài)友好、實現(xiàn)強反射損耗的能力和可調(diào)節(jié)的電磁波吸收頻率區(qū)域在硫化物基、碳基和金屬基電磁波吸收物質(zhì)中脫穎而出。然而，窄的有效電磁波吸收帶寬(eab)限制了應用需求，其中一個主要原因是金屬氧化物的寬帶隙使電子難以逃脫限制并成為自由載流子，從而導致缺乏有效的極化中心。氧化物的窄eab缺點導致對氧化物基電磁波吸收材料的關(guān)注較少。因此，開發(fā)具有寬eab的氧化物吸收材料具有重要意義。

2、拓寬eab的有效策略為調(diào)節(jié)成分，包括化學成分、晶體結(jié)構(gòu)(如缺陷工程)、相變(如多相共存以形成異質(zhì)結(jié)構(gòu))和結(jié)構(gòu)設(shè)計(如核殼或多層結(jié)構(gòu))。根據(jù)微波長度匹配原理，在介電響應主導系統(tǒng)(如氧化物基、硫化物基系統(tǒng))中增強eab的關(guān)鍵在于在寬的電磁波頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生足夠的介電弛豫響應，以增強電磁波能量耗散能力。然而，目前用于eab調(diào)制的空位工程主要集中在陰離子空位上，陽離子空位很少受到關(guān)注，并且陽離子空位和異質(zhì)結(jié)構(gòu)工程在eab調(diào)制中的機制尚不清楚。氧化物中存在陰離子和陽離子空位。與陰離子空位相比，陽離子空位的離子半徑更大，因此它們在錨定載體方面更有利。一些dft計算還表明，陽離子空位存在會降低離子擴散的能壘，并增加材料的電子導電性。因此，利用陽離子空位和異質(zhì)結(jié)構(gòu)工程來拓寬氧化物的eab具有巨大的潛力，是目前迫切需要研究的問題之一。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題而提供一種comn金屬氧化物電磁波吸收材料及其制備方法與應用，通過簡單水熱反應、熱處理工藝以及研磨制備出性能優(yōu)異、穩(wěn)定的電磁波吸收材料，解決金屬氧化物eab窄，電磁波吸收性能低的問題。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

3、本發(fā)明第一個目的是提供一種comn金屬氧化物電磁波吸收材料的制備方法，所述comn金屬氧化物的組成為co3-xmnxo4，其中0<x<3；所述制備方法包括以下步驟：

4、s1:將鈷源、錳源、尿素以及過硫酸銨按照co3-xmnxo4中的摩爾比配置原料；將金屬鹽原料在去離子水中充分磁力攪拌，得到金屬鹽溶液；

5、s2:將制得的金屬鹽溶液進行水熱反應，制得前驅(qū)體溶液；

6、s3:將制得的前驅(qū)體溶液離心洗滌，并在真空干燥箱中干燥后研磨得到前驅(qū)體金屬氧化物粉末；

7、s4:將制得的前驅(qū)體金屬氧化物粉末進行煅燒處理后，得到金屬氧化物粉末，即為comn金屬氧化物電磁波吸收材料。

8、優(yōu)選地，步驟s1中，所述鈷源為純度不低于99.9％的一水合硫酸錳，所述鈷源為純度不低于99.9％的六水合硝酸鈷。

9、優(yōu)選地，金屬離子包括鈷源中的鈷和錳源中的錳；金屬離子總量(鈷源中的鈷和錳源中的錳的總量)：尿素：過硫酸銨的摩爾比為5：3：1。

10、優(yōu)選地，步驟s1中，所述金屬鹽溶液通過磁力攪拌得到，所述攪拌時間為20～40min。

11、作為本發(fā)明所述制備方法的進一步優(yōu)選方案，其中：步驟s1中，所述金屬鹽溶液通過磁力攪拌得到，所述攪拌時間為30min。

12、優(yōu)選地，步驟s2中，所述水熱反應溫度為160～180℃，反應時間為180～240min。

13、優(yōu)選地，步驟s2中，所述水熱反應在容量為100ml的水熱反應釜中進行。

14、優(yōu)選地，步驟s3中，所述離心洗滌為用去離子水和乙醇溶液分別交替洗滌三次。

15、進一步優(yōu)選地，步驟s3中，所述離心洗滌為用去離子水和乙醇溶液分別交替洗滌三次。

16、優(yōu)選地，步驟s4中，所述煅燒溫度為350～450℃，煅燒時間為2～4h。

17、本發(fā)明的第二個目的是提供一種由上述方法制備得到的comn金屬氧化物電磁波吸收材料，該材料具有優(yōu)異的電磁波吸收性能。

18、本發(fā)明的第三個目的是提供一種comn金屬氧化物電磁波吸收體的應用，將所述comn金屬氧化物電磁波吸收材料用于電磁波吸收。

19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

20、(1)本發(fā)明制得金屬氧化物具有優(yōu)異的電磁波吸收性能，且可以通過簡單水熱反應、熱處理工藝以及研磨制備出性能優(yōu)異、穩(wěn)定的電磁波吸收材料。制備過程簡便易行，通過簡單的水熱反應、熱處理工藝以及研磨技術(shù)就能制備出具有優(yōu)異且穩(wěn)定的電磁波吸收性能的comn金屬氧化物電磁波吸收材料，極具應用前景。

21、(2)本發(fā)明通過摻雜適量的mn元素，使其占據(jù)在co3o4晶體co原子處以及空位處，并誘導異質(zhì)相和缺陷的形成，優(yōu)化其介電性能，從而調(diào)節(jié)其電磁波吸收性能。

22、(3)包含本發(fā)明的comn金屬氧化物電磁波吸收材料的吸收體在厚度僅為2.52mm的情況下，反射損耗最小值達到-52.1db，具有較寬的eab為7.75ghz，表現(xiàn)出了非凡的電磁波吸收能力。

23、(4)本發(fā)明提供的comn金屬氧化物電磁波吸收材料成本低、生態(tài)友好，能夠有效減少電磁輻射干擾/污染。

技術(shù)特征：

1.一種comn金屬氧化物電磁波吸收材料的制備方法，其特征在于，所述comn金屬氧化物的組成為co3-xmnxo4，其中0<x<3；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種comn金屬氧化物電磁波吸收材料的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述鈷源為純度不低于99.9％的一水合硫酸錳，所述鈷源為純度不低于99.9％的六水合硝酸鈷。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種comn金屬氧化物電磁波吸收材料的制備方法，其特征在于，金屬離子包括鈷源中的鈷和錳源中的錳；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種comn金屬氧化物電磁波吸收材料的制備方法，其特征在于，所述金屬鹽溶液通過磁力攪拌得到，所述攪拌時間為20～40min。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種comn金屬氧化物電磁波吸收材料的制備方法，其特征在于，所述水熱反應溫度為160～180℃，反應時間為180～240min。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種comn金屬氧化物電磁波吸收材料的制備方法，其特征在于，所述水熱反應在容量為100ml的水熱反應釜中進行。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種comn金屬氧化物電磁波吸收材料的制備方法，其特征在于，所述離心洗滌為用去離子水和乙醇溶液分別交替洗滌三次。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種comn金屬氧化物電磁波吸收材料的制備方法，其特征在于，所述高溫煅燒溫度為350～450℃，煅燒時間為2～4h。

9.一種comn金屬氧化物電磁波吸收材料，其特征在于，通過權(quán)利要求1-8中任一所述的制備方法制備得到。

10.一種如利要求1-8中任一項所述的制備方法制備的comn金屬氧化物電磁波吸收材料的應用，其特征在于，將所述comn金屬氧化物電磁波吸收材料用于電磁波吸收。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種CoMn金屬氧化物電磁波吸收材料及其制備方法與應用，CoMn金屬氧化物電磁波吸收材料的組成為Co<subgt;3?x</subgt;Mn<subgt;x</subgt;O<subgt;4</subgt;，其中0<x<3；包括以下步驟：將鈷源、錳源、尿素以及過硫酸銨按照摩爾比配置原料，溶解于去離子水中得到金屬鹽溶液；進行水熱反應；離心洗滌，干燥后研磨；進行煅燒處理，得CoMn金屬氧化物電磁波吸收材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明制得的CoMn金屬氧化物具有優(yōu)異的電磁性能，通過摻雜適量的Mn元素，使其占據(jù)在Co<subgt;3</subgt;O<subgt;4</subgt;晶體Co原子處以及空位處，并誘導異質(zhì)相和缺陷的形成，優(yōu)化其介電性能，最終調(diào)節(jié)其電磁波吸收性能，吸波性能得到提升；制備過程簡便易行，能夠通過簡單的水熱反應、煅燒工藝制備出電磁波吸收性能優(yōu)異、穩(wěn)定的金屬氧化物材料，極具應用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：陸偉,姚凱
受保護的技術(shù)使用者：同濟大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/18