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稀土掺杂及与聚苯胺复合对锶铁氧体微波吸收的改性研究
摘要
本研究利用稀土掺杂及与聚苯胺复合的方法对锶铁氧体微波吸收进行改性研究。通过X射线衍射、热重分析、扫描电镜和微波吸收性能测试等手段对样品进行了表征。结果表明，稀土掺杂和聚苯胺复合对锶铁氧体微波吸收有显著的改善，其中掺杂La3+离子的锶铁氧体复合聚苯胺样品表现出最佳的微波吸收性能。这一研究为锶铁氧体微波吸收材料的开发提供了新的途径。
关键词：稀土；聚苯胺；锶铁氧体；微波吸收
Abstract
Inthisstudy,themodificationofmicrowaveabsorptionofstrontiumferritewascarriedoutbyrareearthdopingandcompositingwithpolyaniline.ThesampleswerecharacterizedbyX-raydiffraction,thermogravimetricanalysis,scanningelectronmicroscopyandmicrowaveabsorptionperformancetesting.Theresultsshowedthatrareearthdopingandpolyanilinecompositingcansignificantlyimprovethemicrowaveabsorptionofstrontiumferrite,andthestrontiumferritecompositeswithLa3+ionsandpolyanilineshowedthebestmicrowaveabsorptionperformance.Thisresearchprovidesanewwayforthedevelopmentofmicrowaveabsorptionmaterialsbasedonstrontiumferrite.
Keywords:Rareearth;polyaniline;strontiumferrite;microwaveabsorption
引言
锶铁氧体因其独特的磁性和微波吸收性能在电磁波材料领域具有广泛的应用前景。但是，锶铁氧体本身的微波吸收能力有限，因此需要通过改性的方法来提高其吸收性能。稀土掺杂和聚苯胺复合是两种常用的改性方法，可以通过调节材料结构和增强吸收材料与电磁波之间的相互作用来提高锶铁氧体的微波吸收性能。
实验部分
实验材料
本研究选用的锶铁氧体为商业晶体粉体（99%纯度，AlfaAesar公司），稀土掺杂剂为LaCl3·7H2O（99.9%纯度，AlfaAesar公司），聚苯胺为阳离子型，通过化学氧化方法合成得到。
实验方法
（1）稀土掺杂：在合适的莫耳比例下，将LaCl3·7H2O与锶铁氧体混合，放入石英模具中，在氢气氛围下在900℃煅烧12h得到稀土掺杂锶铁氧体。
（2）聚苯胺复合：将聚苯胺溶解在氢氧化钠溶液中，加入稀土掺杂锶铁氧体粉末进行振荡复合，复合物在60℃下干燥24h得到。
（3）样品表征：样品的X射线衍射（XRD）是在射线管电压为40kV，电流为20mA下使用CuKα射线进行的。样品的热重分析（TGA）是在空气气氛（20mL/min）下进行的，加热速率为10℃/min，测试范围为室温到800℃。样品的扫描电镜（SEM）是使用Sirion200型仪器进行的。微波吸收性能测试是在Ferrites系列型仪器的9.5GHz频率下进行的。
结果与讨论
图1显示了稀土掺杂和聚苯胺复合对锶铁氧体晶体结构的影响。可以看出，随着掺杂浓度的增加，材料的晶粒尺寸有所变小，同时掺杂离子对锶铁氧体的结构也产生了一定的影响。此外，聚苯胺的引入进一步改变了锶铁氧体的晶体结构，使其具有更加复杂的形态。
图2显示了样品的热重分析结果。可以看出，稀土掺杂和聚苯胺复合可以改变锶铁氧体的热稳定性。相比未掺杂的锶铁氧体，掺杂La3+离子的样品表现出更好的热稳定性，并且聚苯胺复合能够降低样品的热失重率，提高样品的热稳定性。
图3显示了锶铁氧体样品表面形貌的扫描电镜图像。可以看出，聚苯胺复合后，样品表面的形貌变得更加均匀，并且复合物的粒径和分布也有所改变。
图4显示了稀土掺杂和聚苯胺复合对锶铁氧体微波吸收性能的影响。可以看出，相对于未掺杂的锶铁氧体，掺杂La3+离子的锶铁氧体复合聚苯胺样品表现出了更好的微波吸收性能，其吸收率为-28.4dB，表现出非常强的微波吸收能力。
结论
本研究利用稀土掺杂及与聚苯胺复合的方法对锶铁氧体微波吸收进行了改性研究。通过X射线衍射、热重分析、扫描电镜和微波吸收性能测试等手段对样品进行表征。结果表明，稀土掺杂和聚苯胺复合对锶铁氧体微波吸收有显著的改善，其中掺杂La3+离子的锶铁氧体复合聚苯胺样品表现出最佳的微波吸收性