碳包裹氮化铁复合材料的制备及微波吸收性能OACSTPCD

【目的】研究不同氮化铁复合材料Fe_(2)N@C、Fe_(3)N@C和Fe_(4)N@C的微波吸收性能。【方法】通过水热法合成金属有机骨架材料(MOFs),经过氮化处理得到Fe_(2)N@C、Fe_(3)N@C和Fe_(4)N@C复合材料;采用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、超高分辨扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、高分辨透射电子显微镜(transmission electron microscope,TEM)、拉曼光谱(Raman spectra,Raman)和X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)等技术表征、定性Fe_(2)N@C、Fe_(3)N@C和Fe_(4)N@C的结构、形貌以及成分变化,结合矢量网络分析(vector network analyzer,VNA)和振动样品磁强计(vibrating sample magnetometer,VSM)定量分析Fe_(2)N@C、Fe_(3)N@C和Fe_(4)N@C对微波的反射损耗能力以及磁性能。【结果】Fe_(2)N@C和Fe_(4)N@C因介电常数远大于磁导率,导致阻抗匹配失衡,而Fe_(3)N@C介电常数和磁导率相近,存在较好的阻抗匹配,涂层厚度为2 mm的样品,小于反射损耗为−10 dB的有效吸波宽带达到的频率为2.4 GHz,在频率为9.1 GHz处最小的反射损耗为−14.1 dB。【结论】3种氮化铁的相结构和碳层的缺陷程度不同,氮化铁核与碳壳的导电性不同,会在界面间出现电荷聚集,引起界面极化,导致Fe_(2)N@C和Fe_(4)N@C的介电常数增大,使得Fe_(2)N@C和Fe_(4)N@C中的介电常数远大于磁导率,最终导致阻抗匹配失衡,具有较差的吸波性能。