《改性沸石封裝納米磁性複合材料及其電磁回響行為》是依託東北大學，由李艷軍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：改性沸石封裝納米磁性複合材料及其電磁回響行為
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李艷軍
- 依託單位：東北大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
採用化學脫鋁法製備孔徑在2-50nm的介孔改性沸石骨架材料，並以此為基質材料在孔道中合成納米磁性複合氧化物（摻雜氧化鎂的四氧化三鐵複合磁性材料），製得顆粒粒度與孔徑相近的不團聚納米磁性複合材料，從而獲得具有反常吸波性能的特異磁性材料。在對以改性沸石構築的介孔固體的化學組成、孔結構與形態、表面活性的研究基礎上，探索孔道中封裝摻雜氧化鎂的四氧化三鐵磁性複合氧化物的結晶粒度大小、結晶相、晶體缺陷類型、不同波段電磁波耦合吸收效能、主客體之間結合關係、載流子的形成和能量傳遞等特性，由此探討孔道複合體界面耦合效應對電磁波吸收效能和穩定性的影響。本項研究將為利用天然沸石礦物結構特點構築新型晶態介孔材料、為介孔組裝體系主客體之間的界面效應對電磁波吸收效能的最佳化提供科學依據，還可以促進天然沸石礦物的高效開發與利用，促進納米吸波材料製備技術與理論的快速發展。
結題摘要
採用模板劑-水熱法合成了大孔徑的改性沸石。採用內模板法以水玻璃、偏鋁酸鈉為矽源和鋁源製備沸石結構導向劑，滴加模板劑[三嵌段共聚物(P123)]，並調節pH值，晶化、抽濾、洗滌、煅燒最終得到改性沸石；採用外模板法將阜新天然沸石原礦加入到模板劑中，最終得到改性沸石品。通過晶化壓力、模板劑種類、模板劑添加濃度、晶化反應溫度、晶化反應時間、擴孔劑等因素分析了對改性沸石的影響。結果表明：製備的改性沸石平均孔徑可達29nm、比表面積204.588 m2/g、微孔比表面積1500.282 m2/g。由於該改性沸石平均孔徑在2-50nm的介孔範疇之內，也稱作介孔沸石。最終製備出適合封裝納米Fe3O4顆粒的介孔沸石，利用XRD、SEM、N2吸附/脫附對結果表征，對介孔沸石進行了結構表征並闡述了製備機理。以乙二酸為晶型控制劑採用共沉澱法製備出了形貌和尺寸可控的納米Fe3O4顆粒；研究了晶形控制劑種類（EDTA、乙酸、聚乙二醇、乙二醇等）對於納米Fe3O4的生長形貌及分散性能的影響；鐵源種類（氯化鐵、硫酸亞鐵、氯化亞鐵等）、沉澱劑種類（氨水、氫氧化鈉等）、濃度、攪拌轉速、沉澱反應時間、晶化時間、反應溫度以及晶化溫度對於納米Fe3O4形貌形成以及分散性能的影響；利用XRD、SEM、TEM對結果進行了表征，並闡述納米Fe3O4的製備機理。分別採用化學共沉澱和懸浮聚合複合法製備出介孔沸石與Fe3O4的複合材料。利用XRD、SEM、TEM、N2吸附/脫附儀、復磁導率測定對結果表征。通過表徵結果的對比發現，懸浮聚合法的封裝效果優於化學共沉澱法。磁滯損耗和介電損耗結果表明，介孔沸石屬於電損耗吸波劑，在高頻段有很強的吸波性能，而Fe3O4/介孔沸石複合材料在該頻段存在明顯的磁損耗，其原因可以從複合材料包覆結構特徵解釋：作為被包覆的Fe3O4具有較高的磁導率，特別是磁導率的虛部值；界面極化作用引起的介電損耗，Fe3O4顆粒被包覆在介孔沸石的內表面之後，微觀上形成了兩相界面，在電磁波的作用下，顆粒表面上的Fe原子產生界面極化，因此ε′′相應的增大，電損耗也相應的增加。通過該項目鍛鍊和培養了年輕教師1名，培養博士生1名、碩士生2名、本科生3名，並培養了兩組本科生科技創新小組共7名學生。撰寫學術論文10篇、申請國家發明專利1項。基於該項目的論文在澳大利亞布里斯班第IIV屆IPMC上進行了國際交流。
