碳包裹氮化鐵復合材料的制備及微波吸收性能

摘要：【目的】研究不同氮化鐵復合材料Fe2N@C、Fe3N@C和Fe4N@C的微波吸收性能。【方法】通過水熱法合成金屬有機骨架材料（MOFs），經過氮化處理得到Fe2N@C、Fe3N@C和Fe4N@C復合材料；采用X射線衍射（X-ray diffraction，XRD）、超高分辨掃描電子顯微鏡（scanning electron microscope，SEM）、高分辨透射電子顯微鏡（transmission electron microscope，TEM）、拉曼光譜（Raman spectra，Raman）和X射線光電子能譜（X-ray photoelectron spectroscopy，XPS）等技術表征、定性Fe2N@C、Fe3N@C和Fe4N@C的結構、形貌以及成分變化，結合矢量網絡分析（vector network analyzer，VNA）和振動樣品磁強計（vibrating sample magnetometer，VSM）定量分析Fe2N@C、Fe3N@C和Fe4N@C對微波的反射損耗能力以及磁性能。【結果】Fe2N@C和Fe4N@C因介電常數遠大于磁導率，導致阻抗匹配失衡，而Fe3N@C介電常數和磁導率相近，存在較好的阻抗匹配，涂層厚度為2 mm的樣品，小于反射損耗為?10 dB的有效吸波寬帶達到的頻率為2.4 GHz，在頻率為9.1 GHz處最小的反射損耗為?14.1 dB。【結論】3種氮化鐵的相結構和碳層的缺陷程度不同，氮化鐵核與碳殼的導電性不同，會在界面間出現電荷聚集，引起界面極化，導致Fe2N@C和Fe4N@C的介電常數增大，使得Fe2N@C和Fe4N@C中的介電常數遠大于磁導率，最終導致阻抗匹配失衡，具有較差的吸波性能。

關鍵詞：氮化鐵；復合材料；阻抗匹配；微波吸收

中圖分類號：TM25；TB4文獻標志碼：A

引用格式：

王文敬，董浩琪，盧潔，等.碳包裹氮化鐵復合材料的制備及微波吸收性能［J］.中國粉體技術，2024，30（3）：39-50.

WANG W J，DONG H Q，LU J，et al.Preparation and microwave absorption properties of carbon-coated iron nitride composites［J］.China Powder Science and Technology，2024，30（3）：39?50.

隨著科技的發展，電磁波干擾越來越影響人們的生活，吸波材料的應用和發展受到人們的廣泛關注。微波在接觸材料表面時，有一部分微波發生反射，另一部分則進入材料內部，在材料內部進行衰減。吸波材料將能量轉化為熱能或其他能量進行釋放，達到吸波的目的，而阻抗匹配的大小決定了材料對微波的吸收能力［1-2］。……