CoFe2O4-Co3Fe7纳米粒子及CoFe2O4/多孔碳的制备及其电磁性能研究

随着电子电气设备、无线通信系统和雷达隐身技术的广泛应用，电磁污染日益严重 解决这些问题最有效的方法是使用微波吸收材料，避免电磁波的反射和二次污染[1,2] 在实际应用中，微波吸收材料需满足薄、轻、吸收频带宽、吸收性能强、热稳定性高等要求 吸波材料实现对电磁波的高效宽频吸收，需要两个条件：一是电磁波能进入吸波材料内，这涉及电磁阻抗匹配；二是能衰减进入其内部的电磁波，这涉及电磁损耗 研究发现，吸波剂的电磁匹配和电磁损耗共同决定其性能，单独的介电损耗材料和磁损耗材料很难满足对吸波材料的综合要求[3,4] 因此，新型功能复合材料在微波吸收领域备受关注 其原因是，这些材料不仅结合了单组分的优点，而且组分之间的相互作用使其具有特殊的性能[5,6]

作为一种重要的磁性材料，钴铁氧体具有良好的机械和化学稳定性而用于高频微波吸收，可是较低的导电性影响其对微波的吸收性能[7,8] 但是，它们的合金具有较高的导电性和饱和磁化强度[9,10] 将这两种材料的特性相结合，可提高对微波的吸收性能 另一种可行的方法，是将碳材料与钴铁氧体结合制备碳基复合材料 这种复合材料的密度较低并具有适当的电磁参数和强的介电损耗，可提高阻抗匹配和电磁损耗，具有比单一吸波材料更为优异的电磁波吸收性能 到目前为止，碳球、碳纳米管、碳纤维、金属有机框架和石墨烯等碳材料已经用于制备碳基复合材料[11~15] 陈玉金等[16]通过浸渍、在Ar/H2气氛和空气气氛下煅烧制备了NiFe2O4中空纳米颗粒/石墨烯复合物 结果表明：与NiFe2O4 纳米颗粒以及NiFe2O4 纳米颗粒和石墨烯的混合物相比，NiFe2O4中空纳米颗粒/石墨烯复合物具有更高的微波吸收性能，最小的反射损耗值为-40.9 dB，其最大的有效频宽为 4.5 GHz(13.5-18 GHz) 姬广斌等[17]用静电纺丝和随后的热处理制备了FeCo/多孔碳纤维复合物，其最小反射损耗值达到-56 dB 优异的吸波性能，主要来自较强的介电损耗和磁损耗以及材料的多孔结构 虽然对这类材料的探索及其微波吸收性能研究取得了一些进展，但是原料便宜和流程简单的制备方法以及具有“薄、轻、宽、强”性能要求，仍然是碳基微波吸收材料研究领域具有挑战性的课题和难点之一 本文先用水热法合成CoFe2O4纳米粒子，然后在5% H2+95% N2中还原制备CoFe2O4-Co3Fe7纳米粒子；以焙烧黄麻纤维得到的多孔碳纤维为碳源，用水热法将CoFe2O4纳米粒子负载到多孔碳中，研究复合材料的微波吸收性能

1 实验方法1.1 实验用材料

实验用化学试剂均为分析纯 实验用原料有：黄麻纤维，去离子水，体积配比为5%H2+95%N2的混合气体，高纯N2

1.2 CoFe2O4纳米粒子的制备

将10 mmol FeCl3`6H2O和5 mmol Co(NO3)2`6H2O加入50 mL去离子水中并搅拌成溶液，再加入50 mL 1.2 mol/L的NaOH溶液并用磁力搅拌器搅拌30 min形成前驱体 将前驱体放入水热反应釜中，在200℃电热鼓风干燥箱中保温15 h，冷却后取出，用去离子水将产物洗涤3次，然后将其在60℃干燥12 h即制得CoFe2O4纳米粒子

1.3 CoFe2O4-Co3Fe7纳米粒子的制备

将合成的CoFe2O4纳米粒子放入瓷舟中，在5%H2+95%N2的还原气氛下分别在500℃和600℃管式炉中焙烧10 min，将CoFe2O4纳米粒子部分还原成铁钴合金即得到CoFe2O4-Co3Fe7纳米粒子 升温速率为4℃/min 为了叙述方便，下文用CF表示CoFe2O4纳米粒子，用CF500表示在500℃还原得到的产物，用CF600表示在600℃还原得到的产物

1.4 CoFe2O4/多孔碳的制备

将4 g黄麻纤维放入瓷舟中，在N2气氛中以4℃/min的速率升温到700℃保温2 h，即得到多孔碳纤维 将0.6 g多孔碳纤维放入装有CoFe2O4前驱体的水热反应釜中，在200℃电热鼓风干燥箱中保温15 h即将CoFe2O4纳米粒子负载在多孔碳纤维表面 冷却后将产物用去离子水抽滤3次后再在60℃干燥12 h，即制得CoFe2O4/多孔碳

1.5 性能表征

用XRD-6100型粉末X射线衍射仪(XRD)分析样品的物相，以Cu Kα(λ＝0.15406 nm)为射线源 用JSM-7001F型扫描电子显微镜(SEM)和JEM-1011型透射电子显微镜(TEM)表征样品的形貌 用Dxr2xi型拉曼光谱仪测量样品的拉曼光谱，激光器为532 nm，扫描范围为400~3400 cm-1 用STA6000型同步热分析仪进行热重分析，温度范围为室温-700℃，加热速率为10℃/min 将合成产物与石蜡均匀混合后在同心轴模具中制成空心环状样品(Φ外部=7.0 mm，Φ内部=3.0 mm)，进行微波吸收性能测试 用Agilent N5244A矢量网络分析仪测量样品在2~18 GHz频率范围内的复介电常数(εr=ε′- jε″)和复磁导率(μr=μ′- jμ″) 基于上述测量的复介电常数和复磁导率，根据传输线理论材料的反射损耗[18,19]为

RL(dB)=20log(Zin–Z0)/(Zin+Z0)

(1)

πZin=Z0(μr/εr)1/2tanh[j(2πfd/c)(μrεr)1/2]

(2)

式中Zin为吸收剂的输入特性阻抗；Z0为自由空间的特性阻抗；f为电磁波的频率；d为吸收剂的厚度；c为自由空间中的光速；μr和εr分别为所测得的吸收剂的复磁导率和复介电常数

2 结果和讨论2.1 CoFe2O4-Co3Fe7纳米粒子的物相和形貌

用XRD谱分析CoFe2O4纳米粒子以及还原后样品的物相 图1给出了CF，CF500和CF600的XRD谱图 从图1a可以看出，所有衍射峰都对应于CoFe2O4尖晶石相(JCPDS 22-1086)，窄而尖的衍射峰表明CoFe2O4的结晶性好 从图1b可见，对于CF500，除了来自CoFe2O4的衍射峰外，在2θ=44.75°、65.11°和82.44°处还出现三个衍射峰，分别归属于Co3Fe7(JCPDS 48-1816)的(110)、(200)和(211)晶面 从图1c可见，煅烧温度升高到600℃后Co3Fe7的衍射峰变强，表明更多的CoFe2O4纳米粒子还原成了Co3Fe7 在5%H2+95%N2还原气氛下，在500℃和600℃一部分CoFe2O4还原成Co3Fe7后生成了CoFe2O4-Co3Fe7纳米粒子 在XRD谱中没有观察到Co的衍射峰，其原因是Co的含量太低使Co的衍射峰跟Co3Fe7相比太弱 [20,21]

图1



图1CF、CF500和CF600的XRD谱

Fig.1XRD patterns of as-synthesized samples (a) CF, (b) CF500, and (c) CF600

图2给出了CoFe2O4纳米粒子还原前后形貌的SEM和TEM照片 由图2a可以看出，CoFe2O4纳米粒子由均匀分布的颗粒组成 由图2b可以看出，CoFe2O4纳米粒子的尺寸为15~20 nm 由图2c可以看出，CF500纳米粒子的尺寸变大并粘结在一起，这是高温焙烧降低了纳米颗粒的高表面能所致 图2d中对应TEM照片表明，纳米粒子的尺寸为30~60 nm 图2e和2f给出了CF600的SEM和TEM照片，颗粒烧结使纳米粒子的粒径变大到70~120 nm 为了准确计算CoFe2O4-Co3Fe7纳米粒子的组成，在5%H2+95%N2的还原气氛下，将1 g的CoFe2O4纳米粒子分别在500℃和600℃煅烧10 min 反应完成后，伴随着氧的去除一部分CoFe2O4还原成Co3Fe7，根据最终产物的质量可估算出CF500和CF600中CoFe2O4的含量 CoFe2O4的分子量为234.62，1 g的CoFe2O4纳米粒子煅烧后剩余质量为m，则减少的氧元素质量为1-m；被还原的CoFe2O4的质量为234.62(1-m)/64；生成物中CoFe2O4的质量为1-234.62(1-m)/64，即3.67m-2.67；CF500和CF600中CoFe2O4含量为[(3.67m-2.67)/m]×100% 估算结果表明，CF500中CoFe2O4的含量约为79%，在CF600中约为32%

图2



图2CF、CF500和CF600的SEM和TEM照片

Fig.2SEM and TEM images of CF (a, b), CF500 (c, d), and CF600 (e, f)

2.2 CoFe2O4-Co3Fe7纳米粒子的微波吸收性能

以上的分析表明，已经制备出质量比不同的CoFe2O4-Co3Fe7纳米粒子 图3给出了CF、CF500和CF600含量为75%的石蜡样品的反射损耗 石蜡是一种透波材料[22,23]，因此只有CF、CF500和CF600是电磁吸收材料 RL低于-10 dB意味着超过90%的微波被吸收，有效频宽为RL=-10 dB时频率范围的宽度 由于最小RL、微波吸收峰的位置和有效频宽与微波吸收剂的厚度密切相关，因此计算了不同厚度样品的RL曲线，如图3所示 从图3a可以看出，对于CF，在18 GHz观察到最小RL为-5 dB，有效频宽为0；对于CF500，厚度为1.5 mm时最小RL为-15.6 dB，有效频宽达到3.8 GHz(14.2-18 GHz)；对于CF600，从图3c可以看出，有效频宽为0，但是在1.5 mm时反射损耗曲线跨度很大

图3



图3不同频率下石蜡中CF、CF500和CF600的含量为75%时的反射损耗图

Fig.3Frequency dependence of the reflection loss of paraffin in which content of CF (a), CF500 (b), and CF600 (c) is 75%

根据电磁能量转换原理，电磁吸收材料的反射和衰减特性决定于相对复介电常数(εr=ε′- jε″)、相对复磁导率(μr=μ′- jμ″)和它们之间的匹配 介电常数实部ε′表示电场能量的容量，介电常数虚部ε″表示电场能量的损耗，而磁导率的实部μ′和虚部μ″分别表示磁能的存储和损耗[24,25] 优异的电磁吸收材料必须满足：(1)良好的阻抗匹配，使电磁波充分传播到吸收剂中并避免强烈的反射 介电常数过大则阻抗匹配差，大部分入射电磁波在材料表面反射 (2)良好的衰减性能，确保入射电磁波快速衰减 这依赖材料的介电损耗和磁损耗，其大小可以分别用介电损耗因子tanδe=ε″/ε′和磁损耗因子tanδm=μ″/μ′表示 为了揭示CF、CF500和CF600的微波吸收机制，测量了样品的电磁参数并计算了介电损耗因子和磁损耗因子，结果在图4中给出 图4a给出了CF、CF500和CF600的介电常数，在2~18 GHz的频率范围内ε'和ε"呈下降趋势 ε'值分别从5.27、12.21和44.26下降到4.89、9.55和24.94，ε"值缓慢地从0.34、2.30和13.56下降到0.27、2.19和11.05 还观察到，Co3Fe7/CoFe2O4比率较高的样品的ε'和ε"较高 其原因是，导电性较高的Co3Fe7增强了Co3Fe7/CoFe2O4比率较高样品的电导率 但是，对于电磁吸收材料，太高的介电常数不利于阻抗匹配，会导致强反射和弱吸收 图4b给出了CF、CF500和CF600的复磁导率 μ"值大小的排序为CF600> CF500>CF，与CoFe2O4-Co3Fe7纳米粒子中Co3Fe7的含量一致，说明Co3Fe7也能增大磁能损耗 图4c给出了CF、CF500和CF600的介电损耗因子和磁损耗因子 CF的tanδe和tanδm值都太小，即介电损耗和磁损耗太小，使其微波吸收性能也较差 虽然CF600的tanδe和tanδm值都是最大的，但是太高的介电常数导致电磁波强反射 因此掺入量为75 %时CF600的微波吸收性能比较差(图3c)，可适当减小样品掺入量以提高其微波吸收性能[26]

图4



图4石蜡中CF、CF500和CF600的含量为75%时的复介电常数、复磁导率和损耗因子

Fig.4Frequency dependence of complex permittivity (a), complex permeability (b), and loss factor (c) of paraffin in which content of CF, CF500, and CF600 is 75%

阻抗匹配和衰减系数，是决定材料优良微波吸收特性的两个重要因素[27] 吸收剂的特性阻抗(Zim=(μr/εr)1/2越接近于1(空气的Zim值)，可传输到微波吸收剂中的微波越多，意味着材料的阻抗匹配性比较好 碳材料在微波频率下其μr值远低于εr值 因此，εr值的减小使其特性阻抗的增加，使Zim值更接近于1 衰减系数越大，则电磁损耗越大 可根据

Zim=μr/εr=μ'2+μ″2/ε'2+ε″2

(3)

πα=2πfcε″μ″-ε'μ'+μ'2+μ″2ε'2+ε″2

(4)

估算材料的特征阻抗和衰减系数[28,29] 图5给出了CF，CF500和CF600含量为75%石蜡样品的特征阻抗和衰减系数 从图5a可见，CF的特征阻抗最大，CF600的特性阻抗最小，说明Co3Fe7含量的提高不利于阻抗匹配 但是，随着Co3Fe7含量的提高衰减系数增大(图5b) 因此，CF和CF600并不能显示出真正的微波吸收特性 但是CF500的介电常数适中，通过适当的阻抗匹配和衰减系数可提高材料的微波吸收性能 因此，CF、CF500和CF600在石蜡中含量75%时，CF500具有更好的微波吸收性能

图5



图5石蜡中CF、CF500和CF600的含量为75%时的特征阻抗和衰减系数

Fig.5Characteristic impedance (a) and attenuation constant (b) of paraffin in which content of CF, CF500, and CF600 is 75%

根据上述讨论，CF600的掺入量75%时，由于介电常数太大，阻抗匹配差，其微波吸收性能较差 适当降低石蜡基质中CF600的质量比可提高阻抗匹配，从而提高材料的微波吸收性能 作为对比，对CF500也进行了相同的测试 图6给出了不同频率下CF500和CF600在石蜡中含量为50%样品的反射损耗图 从图6a可以看出，将石蜡中CF500的含量从75%降至50%，CF500的有效频宽为0，微波吸收性能变差 从图6b可以看出，厚度为1.7 mm时，CF600的有效频宽达到4.8 GHz(13.2-18 GHz)，厚度增加到2.5 mm有效频宽为4.2 GHz，最小RL值低至-43.3 dB，可见微波吸收性能显著提高 这些结果表明，调整吸收剂的掺入量和厚度可实现性能多样化 本文制备的CoFe2O4-Co3Fe7纳米粒子，在很宽的频率范围内表现出优异的微波吸收性能



Fig.6Frequency dependence of the reflection loss of paraffin in which content of CF500 (a) and CF600 (b) is 50%

图7a~c给出了CF500和CF600在石蜡中含量为50%样品的复介电常数、复磁导率和损耗因子 在2~18 GHz的频率范围，CF500和CF600的介电常数和磁导率的值明显低于掺入量为75%时的值 同时，CF600的tanδe和tanδm值明显高于CF500，表明其电磁损耗更大 根据德拜理论，介电损耗主要来源于导电损耗和极化弛豫损耗，而极化弛豫损耗则是导致ε"和tanδe曲线起伏的主要原因 界面极化可用Cole-Cole半圆分析 根据德拜松弛理论，ε'和ε"为[30,31]

πε'=ε∞+εs-ε∞1+(2πf)2τ2

(5)

ππε″=2πfτ(εs-ε∞)1+(2πf)2τ2

(6)

(ε'-εs+ε∞2)2+(ε″)2=(εs-ε∞2)2

(7)

式中εs为静态介电常数，ε∞为高频极限下的相对介电常数，f为频率，τ为极化松弛时间 对于ε'和ε"的关系图，一个德拜松弛过程对应一个半圆(即Cole-Cole半圆)，Cole-Cole半圆主要是极化弛豫损耗引起的 图7d~e给出了CF500和CF600在2~18 GHz频率范围内的ε'与ε"的关系曲线 可以看出，两条曲线都有四个Cole-Cole半圆，显示出非常明显的极化弛豫损耗，这有利于介电损耗 除了介电损耗，磁损耗也是衰减电磁波的一个重要因素 自然共振、交换共振和涡流效应，是GHz频段磁损耗的主要原因 涡流损耗与颗粒直径(d)、电导率(σ)和真空磁导率(μ0)有关，可用μ"≈2πμ0 μ′2σd2f/3表示 如果涡流效应主导磁损耗机制，则C0=μ″μ′-2f -1的值随着频率的变化保持不变[32] 图7f给出了CF500和CF600的C0-f曲线 CF500的C0值在4~18 GHz频率范围内保持相对稳定；对于CF600，可以看到明显的共振峰 这表明，涡流损耗对CF500起主要作用，而不是CF600磁损耗的主要因素 同时还可以得出，高频区的共振峰与交换共振有关，低频区的共振峰归因于自然共振[33] 结合图6中的反射损耗图和前面的分析可知，掺入量为50%时CF600的优异微波吸收性能，可归因于合适的介电常数和比较大的介电损耗和磁损耗

图7



图7石蜡中CF500和CF600含量50%时的复介电常数、复磁导率、损耗因子、Cole-Cole曲线(ε′对ε")以及C0值

Fig.7Frequency dependence of complex permittivity (a), complex permeability (b), loss factor (c), Cole-Cole curves (ε′ versus ε") (d~e), and C0 values (f) of paraffin in which content of CF500 and CF600 is 50%

2.3 CoFe2O4/多孔碳的物相和形貌

图8a给出了以将黄麻纤维焙烧得到的多孔碳纤维为碳源，用水热法负载CoFe2O4纳米粒子后的典型XRD谱 与纯CoFe2O4纳米粒子相比，在10°~30°处的宽峰为无定型碳的衍射峰 [17,34] 所有其它衍射峰，都与尖晶石相CoFe2O4(JCPDS 22-1086)一致 窄而尖的衍射峰峰表明，CoFe2O4结晶性好 这些结果表明，用水热法可实现CoFe2O4与碳组分的共存 多孔碳纤维的石墨化程度，可用拉曼光谱分析 CoFe2O4/多孔碳的拉曼光谱如图8b所示，可见在大约1334和1593 cm-1处有两个明显的峰，分别对应碳材料的D峰和G峰 D峰可以归因于碳中的sp3缺陷，而G峰是石墨片的特征 因此，可用D峰与G峰的强度比值(ID /IG)评估碳成分的的石墨化程度 ID/IG值越低，表明缺陷程度越低，石墨化程度越高[35,36] 由图8b可见，CoFe2O4/多孔碳的ID/IG值为0.87，说明多孔碳发生了一定程度的石墨化，有利于CoFe2O4/多孔碳的导电损耗 图9给出了合成样品的SEM和TEM形貌 图9a~c给出了CoFe2O4/多孔碳的SEM照片，可见CoFe2O4纳米粒子沉积在多孔碳上 图9d给出了CoFe2O4纳米粒子在CoFe2O4/多孔碳上的TEM照片，可见CoFe2O4纳米粒子的形状和粒径没有变化 这表明，在水热过程中多孔碳纤维没有影响CoFe2O4纳米粒子的生成 为了进一步定量分析CoFe2O4/多孔碳中CoFe2O4纳米粒子的负载量，测量了CoFe2O4/多孔碳在空气气氛下的热重曲线，如图10所示 由于碳成分能在空气气氛中完全燃烧，残余产物只有CoFe2O4 根据热重曲线可分析出，CoFe2O4纳米粒子在CoFe2O4/多孔碳中的含量约为15.7%

图8



图8CoFe2O4/多孔碳的XRD谱和拉曼谱

Fig.8XRD pattern (a) and Raman spectra (b) of CoFe2O4/porous carbon

图9



图9CoFe2O4/多孔碳的SEM照片和CoFe2O4/多孔碳上CoFe2O4纳米粒子的TEM照片

Fig.9SEM images (a, b and c) of porous carbon loaded with CoFe2O4 nanoparticles and TEM image (d) of CoFe2O4 nanoparticles in CoFe2O4/porous carbon

图10



图10CoFe2O4/多孔碳在空气气氛下的热重曲线

Fig.10TG curve of CoFe2O4/porous carbon in air atmosphere

2.4 CoFe2O4/多孔碳的微波吸收性能

为了研究CoFe2O4/多孔碳的微波吸收性能，测试CoFe2O4/多孔碳质量分数为40%的石蜡复合材料的电磁参数并计算了反射损耗，如图11所示 图11a给出了材料的反射损耗曲线，厚度为1.8 mm时有效频宽可达6 GHz(12~18 GHz)，覆盖了整个Ku波段(12~18 GHz)；厚度为3.0 mm、频率为7.76 GHz时最小RL为-49.65 dB 作为评价微波吸收性能的重要标准，最小RL值和有效频宽也与其它报道的微波吸收材料进行了比较，如表1所示[37-42] 很明显，CoFe2O4/多孔碳更薄、有效频宽更宽和RL值更强 与铁氧体、磁性金属、磁性金属氧化物和合金等微波吸收剂相比，多孔碳使CoFe2O4/多孔碳具有较低的密度 图11b给出了材料的介电常数，ε'值在2~18 GHz范围从13.57减小到7.72；ε"值在7~12 GHz和12~16 GHz范围内有两个宽峰 图11c给出了复磁导率 可以看出，在2~18 GHz范围内μ'和μ"值相对稳定 磁导率较低的主要原因是CoFe2O4纳米粒子的负载量低，且CoFe2O4/多孔碳在石蜡中的填充量较低 图10d给出了材料的损耗因子，可见tanδe远大于tanδm 这表明介电损耗起主要作用，与其它碳基微波吸收材料类似[43,44] 在2~18 GHz范围内介电损耗因子从0.27增大到0.54，特别是在10 GHz~18 GHz介电损耗因子从0.44增大到0.54，具有较高的介电损耗 结合拉曼光谱分析，CoFe2O4/多孔碳中的多孔碳纤维发生了一定程度的石墨化，可形成导电网络增强导电损耗，有效提高材料的微波吸收性能 近年来的研究表明，多孔结构有利于增强电磁波的吸收，因为电磁波在多孔介质中多次反射和散射[17,45,46] 因此，CoFe2O4/多孔碳优异的微波吸收性能也与材料的多孔结构有关 从图11d还可以看出，tanδe和tanδm的变化趋势相反 其原因是介电行为和磁行为之间的耦合，介电行为可调节磁行为，它们之间的耦合有利于电磁损耗和微波吸收[47,48] 综合上述分析，合适的介电常数、大的介电损耗、多孔结构以及介电损耗和磁损耗的协同作用，是材料微波吸收性能增强的主要原因

图11



图11不同频率下CoFe2O4/多孔碳的反射损耗、复介电常数、复磁导率和损耗因子

Fig.11Frequency dependence of reflection loss (a), complex permittivity (b), complex permeability (c), and loss factor (d) of CoFe2O4/porous carbon with 40% sample in paraffin

Table 1

表1

表1一些微波吸收材料的性能

Table 1Microwave absorption performances of some reported absorbents

Sample	Thickness /mm	Effective bandwidth /GHz	Minimal reflection loss/dB	References
NiFe2O4/polypyrrole	2.0	4.5	42	[37]
RGO-PANI-NiFe2O4	2.4	5.3	49.7	[38]
Mesoporous Fe3O4/C	2.0	2.0	181	[39]
Nickel/Carbon nanocomposites	1.75	4.4	21.24	[40]
MOF-derived porous Co/C nanocomposites	2.5	5.8	353	[41]
CoFe2O4/graphene	2.0	3.7	24.7	[42]
Co3Fe7/C composite	2.0	4.1	43.5	[21]
CoFe2O4/porous carbon	1.8	6.0	49.65	This work

3 结论

用高温还原CoFe2O4纳米粒子可制备CoFe2O4-Co3Fe7纳米颗粒，使用黄麻纤维焙烧出的多孔碳纤维为碳源用水热法可将CoFe2O4纳米粒子负载到多孔碳中 CoFe2O4-Co3Fe7纳米粒子的有效频宽可达4.8 GHz，最小RL为-43.3 dB CoFe2O4/多孔碳的最小RL为-49.65 dB，厚度为1.8 mm时其有效频宽可达6 GHz，覆盖了整个Ku波段(12~18 GHz) 微波吸收的增强归因于合适的介电常数、大的电磁损耗、多孔结构以及介电损耗和磁损耗的协同作用

参考文献

View Option 原文顺序文献年度倒序文中引用次数倒序被引期刊影响因子

[1]

Xie P T, Li H Y, He B, et al.

Bio-gel derived nickel/carbon nanocomposites with enhanced microwave absorption

[J]. J. Mater. Chem. C, 2018, 6(32): 8812

[本文引用: 1]

[2]

Lv H L, Ji G B, Liu W, et al.

Achieving hierarchical hollow carbon@Fe@Fe3O4 nanospheres with superior microwave absorption properties and lightweight features

[J]. J. Mater. Chem. C, 2015, 3(39): 10232

[本文引用: 1]

[3]

Li X A, Du D X, Wang C S, et al.

In situ synthesis of hierarchical rose-like porous Fe@C with enhanced electromagnetic wave absorption

[J]. J. Mater. Chem. C, 2018, 6(38): 558

[本文引用: 1]

[4]

Wang K F, Chen Y J, Tian R, et al.

Porous Co-C core-shell nanocomposites derived from Co-MOF-74 with enhanced electromagnetic wave absorption performance

[J]. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, 10(13): 11333

[本文引用: 1]

[5]

Shen G Z, Ren J Z, Zhao B, et al.

Magnetic hollow mesoporous carbon composites with impedance matching for highly effective microwave absorption

[J]. J. Mater. Sci., 2019, 54(5): 4024

[本文引用: 2]

[6]

Li N, Huang G W, Li Y Q, et al.

Enhanced microwave absorption performance of coated carbon nanotubes by optimizing the Fe3O4 nanocoating structure

[J]. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2017, 9(3): 2973

[本文引用: 1]

[7]

Lin Y, Wang J J, Yang H B, et al.

In situ preparation of PANI/ZnO/CoFe2O4 composite with enhanced microwave absorption performance

[J]. J. Mater. Sci. Mater. Electron., 2017, 28(23): 1

[本文引用: 3]

[8]

Moitra D, Hazra S, Ghosh B K, et al.

A facile low temperature method for the synthesis of CoFe2O4 nanoparticles possessing excellent microwave absorption properties

[J]. RSC Adv., 2015, 5(63): 51130

[本文引用: 1]

[9]

Li Y F, Hu Y J, Huo J C, et al.

Stable core shell Co3Fe7-CoFe2O4 nanoparticles synthesized via flame spray pyrolysis approach

[J]. Ind. Eng. Chem. Res., 2012, 51(34): 11157

[本文引用: 1]

[10]

Li W X, Wang L C, Li G M, et al.

Hollow CoFe2O4-Co3Fe7 microspheres applied in electromagnetic absorption

[J]. J. Magn. Magn. Mater., 2015, 377(1): 259

[本文引用: 1]

[11]

Li G M, Wang L C, Li W X, et al.

Fe-, Co-, and Ni-loaded porous activated carbon balls as lightweight microwave absorbents

[J]. ChemPhysChem., 2016, 16(16): 3458

[本文引用: 1]

[12]

Zhang K C, Gao X B, Zhang Qian, et al.

Synthesis, characterization and electromagnetic wave absorption properties of asphalt carbon coated graphene/magnetic NiFe2O4 modified multi-wall carbon nanotube composites

[J]. J. Alloys Compd., 2017, 721(15): 268

[13]

Estevez D, Qin F X, Quan L, et al.

Complementary design of nano-carbon/magnetic microwire hybrid fiber for tunable microwave absorption

[J]. Carbon, 2018, 132: 486

[14]

Zhang Y L, Wang X X, Cao M S.

Confinedly implanted NiFe2O4-rGO: cluster tailoring and highly tunable electromagnetic properties for selective-frequency microwave absorption

[J]. Nano Res., 2018, 11(3): 1426

[15]

Wang L X, Guan Y K, Qiu X, et al.

Efficient ferrite/Co/porous carbon microwave absorbing material based on ferrite@metal-organic framework

[J]. Chem. Eng. J., 2017, 326: 945

[本文引用: 1]

[16]

Yan F, Guo D, Zhang S, et al.

An ultra-small NiFe2O4 hollow particle/graphene hybrid: Fabrication and electromagnetic wave absorption property

[J]. Nanoscale, 2018, 10(6): 2697

[本文引用: 1]

[17]

Liang X H, Quan B, Chen J B, et al.

Nano bimetallic@carbon layer on porous carbon nanofibers with multiple interfaces for microwave absorption applications

[J]. ACS Appl. Nano Mater., 2018, 1(10): 5712

[本文引用: 3]

[18]

Ruan W J, Mu C P, Wang B C, et al.

Metal–organic framework derived cobalt phosphosulfide with ultrahigh microwave absorption properties

[J]. Nanotechnology, 2018, 29: 405703

[本文引用: 1]

[19]

Zhao H Q, Cheng Y, Ma J N, et al.

A sustainable route from biomass cotton to construct lightweight and high-performance microwave absorber

[J]. Chem. Eng. J., 2018, 339(1): 432

[本文引用: 1]

[20]

Li W X, Wang L C, Li G M, et al.

Co3Fe7/C core-shell microspheres as a lightweight microwave absorbent

[J]. Mater. Chem. Phys., 2015, 163: 431

[本文引用: 1]

[21]

Li G M, Zhu B S, Liang L P, et al.

Core-shell Co3Fe7@C composite as efficient microwave absorbent

[J]. Acta Phys. -Chim. Sin., 2017, 33 (8): 1715

[本文引用: 3]

力国民, 朱保顺, 梁丽萍等.

基于核壳结构 Co3Fe7@C的高效微波吸收材料

[J]. 物理化学学报, 2017, 33 (8): 1715

[本文引用: 3]

[22]

Du J H, Sun C, Bai S, et al.

Microwave electromagnetic characteristics of a microcoiled carbon fibers/paraffin wax composite in Ku band

[J]. J. Mater. Res., 2002, 17(05):1232

[本文引用: 1]

[23]

Jiang H, Guo J, Zhao L, et al.

Preparation and microwave absorption properties of LiZn ferrite

[J]. J. Inorg. Mater. 2010, 25(1): 73

[本文引用: 1]

江红, 郭佳, 赵璐等.

LiZn铁氧体的制备和吸波性能研究

[J]. 无机材料学报, 2010, 25(1): 73

[本文引用: 1]

[24]

Cheng Y, Ji G B, Li Z Y, et al.

Facile synthesis of FeCo alloys with excellent microwave absorption in the whole Ku-band: effect of Fe/Co atomic ratio

[J]. J. Alloys Compd., 2017, 704(15): 289

[本文引用: 3]

[25]

Xu Q, Wang L X, Zhu H L, et al.

Lightweight and efficient microwave absorbing materials based on walnut shell-derived nanoporous carbon

[J]. Nanoscale, 2017, 9: 7408

[本文引用: 1]

[26]

Chen C, Xi J B, Zhou E, et al.

Porous graphene microflowers for high-performance microwave absorption

[J]. Nano-Micro Lett., 2018, 10: 26

[本文引用: 1]

[27]

Liang X H, Quan B, Man Z M, et al.

Self-assembly three-dimensional porous carbon networks for efficient dielectric attenuation

[J]. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2019, 11(33), 30228

[本文引用: 1]

[28]

Wu Z C, Tian K, Huang T, et al.

Hierarchically porous carbons derived from biomasses with excellent microwave absorption performance

[J]. ACS. Appl. Mater. Inter, 2018,10 (3): 11108

[本文引用: 1]

[29]

Lv H L, Ji G B, Liang X H, et al.

A novel rod-like MnO2@Fe loading on grapheme giving excellent electromagnetic absorption properties

[J]. J. Mater. Chem. C, 2015, 3(19): 5056

[本文引用: 1]

[30]

Jiang Z Y, Si H X, Chen X, et al.

Simultaneous enhancement of impedance matching and the absorption behavior of BN/RGO nanocomposites for effciency microwave absorption

[J]. Compos. Commun., 2020, 22: 100503.

[本文引用: 1]

[31]

Quan B, Liang X H, Ji G B, et al.

Cross-linking-derived synthesis of porous CoxNiy/C nanocomposites for excellent electromagnetic behaviors

[J]. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2017, 9 (44): 38814

[本文引用: 1]

[32]

Liu W, Tan S J, Yang Z H, et al.

Enhanced low frequency electromagnetic properties of MOF-derived cobalt through interface design

[J]. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, 10(37),1

[本文引用: 1]

[33]

Wang G Z, Peng X G, Yu L, et al.

Enhanced microwave absorption of ZnO coated with Ni nanoparticles produced by atomic layer deposition

[J]. J. Mater. Chem. A, 2015, 3: 2734

[本文引用: 1]

[34]

Li N, Cao M H, Hu C W.

A simple approach to spherical nickel-carbon monoliths as light-weight microwave absorbers

[J]. J. Mater. Chem., 2012, 22: 18426

[本文引用: 1]

[35]

Cheng Y, Seow J Z Y, Zhao H Q, et al.

A flexible and lightweight biomass reinforced microwave absorber

[J]. Nano-Micro Lett., 2020, 12: 125

[本文引用: 1]

[36]

Liang X H, Man Z M, Quan B, et al.

Environment stable CoxNiy encapsulation in stacked porous carbon nanosheets for enhanced microwave absorption

[J]. Nano-Micro Lett., 2020, 12: 102

[本文引用: 1]

[37]

Li Z T, Ye M Q, Han A J, et al.

Preparation, characterization and microwave absorption properties of NiFe2O4 and its composites with conductive polymer

[J]. J. Mater. Sci.-Mater. Electron., 2016, 27: 1031

[本文引用: 2]

[38]

Yan J, Huang Y, Chen X F, et al.

Conducting polymers-NiFe2O4 coated on reduced graphene oxide sheets as electromagnetic (EM) wave absorption materials

[J]. Synth. Metals, 2016, 221: 291

[本文引用: 1]

[39]

Zou C W, Yao Y D, Wei N D, et al.

Electromagnetic wave absorption properties of mesoporous Fe3O4/C nanocomposites

[J].Composites Part B, 2015, 77: 209

[本文引用: 1]

[40]

Xie P T, Li H Y, He B, et al.

Bio-gel derived nickel/carbon nanocomposites with enhanced microwave absorption

[J]. J. Mater. Chem. C, 2018, 6(32): 8812

[本文引用: 1]

[41]

Lu? Y Y, Wang Y T, Li H L, et al.

MOF-derived porous Co/C nanocomposites with excellent electromagnetic wave absorption properties

[J]. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2015, 7(24): 13604

[本文引用: 1]

[42]

Fu M, Jiao Q Z, Zhao Y, et al.

Vapor diffusion synthesis of CoFe2O4 hollow sphere/graphene composites as absorbing materials

[J]. J. Mater. Chem. A, 2014, 2(3): 735

[本文引用: 3]

[43]

Qiang R, Du Y C, Zhao H T, et al.

Metal organic framework-derived Fe/C nanocubes toward efficient microwave absorption

[J]. J. Mater. Chem. A, 2015, 3(25): 13426

[本文引用: 2]

[44]

Ding D, Wang Y, Li X D, et al.

Rational design of core-shell Co@C microspheres for high-performance microwave absorption

[J]. Carbon, 2017, 111: 722

[本文引用: 1]

[45]

Li G M, Wang L C, Li W X, et al.

Mesoporous Fe/C and core-shell Fe-Fe3C@C composites as efficient microwave absorbents

[J]. Microporous Mesoporous Mater., 2015, 211: 97

[本文引用: 1]

[46]

Fang J Y, Liu T, Chen Z, et al.

A wormhole-like porous carbon/magnetic particles composite as an efficient broadband electromagnetic wave absorber

[J]. Nanoscale, 2016, 8: 8899

[本文引用: 1]

[47]

Zhen L, Jiang J T, Shao W Z, et al.

Resonance-antiresonance electromagnetic behavior in a disordered dielectric composite

[J]. Appl. Phys. Lett., 2007, 90(14): 142907

[本文引用: 1]

[48]

Yang H B, Ye T, Lin Y.

Microwave absorbing properties based on polyaniline/magnetic nanocomposite powders

[J]. RSC Adv., 2015, 5(125): 103488

[本文引用: 1]

Bio-gel derived nickel/carbon nanocomposites with enhanced microwave absorption

1

2018