中文摘要：

本项目提出以二烷基咪唑类离子液体作为媒介，采用气相扩散过程制备形貌、粒径、壳层厚度可控的中空结构型纳微材料新方法，其将离子液体的液态温度范围宽、低表面张力、模板效应、强离子环境、可设计性等优势与常规气相扩散法相结合，可望获得壳层厚度薄、质量轻、吸收频带宽、吸波能力强等多重特性的新型铁氧体吸波材料。此研究中利用分子模拟和实验研究相结合方法优化设计并制备离子液体；确定离子液体媒介气相扩散反应过程中空结构型纳微铁氧体前驱物形成机理；建立该前驱体与中空结构型铁氧体纳微吸波材料之间结构对应关系；研究中空结构型铁氧体纳微吸波材料结构参数与其吸波效能之间的构效关系，确定中空结构型铁氧体纳微吸波材料的吸波机制。此研究成果不仅有助于促进新型功能材料的发展，为现代纳微功能材料提供新的制备技术，拓宽气相扩散法在制备纳微材料方面的应用领域。同时也将为揭示离子液体媒介纳微材料形成的微观机理等重要科学问题提供依据。

结论摘要：

本项目提出了以二烷基咪唑类离子液体为媒介,采用气相扩散过程制备形貌、粒径可控的中空结构铁氧体纳微材料，这是一类质量轻、吸收频带宽、吸波能力强的新型吸波材料。首先采用分子模拟和实验相结合的方法设计并制备了咪唑类离子液体，对其结构进行了研究；然后以离子液体为媒介，采用气相扩散过程制备中空铁氧体纳微材料，研究了咪唑类离子液体结构、用量对铁氧体纳微材料结构、形貌及尺寸的影响规律，确定了离子液体媒介气相扩散反应过程中空结构型纳微铁氧体前驱物的形成机理；最后对铁氧体纳微材料的磁性及吸波性能进行了研究，考察了铁氧体纳微材料结构组成、尺寸与其磁性和吸波性能之间的构效关系，提出了中空结构铁氧体纳微材料的吸波机制。结果表明采用密度泛函方法可对咪唑阳离子和硫酸氢根阴离子进行较好地模拟，阴阳离子之间存在较强的相互作用，随烷基链增长，呈先增加后下降趋势。烷基链长对烷基功能化咪唑离子液体中咪唑的结构和铁氧体纳微材料结构的影响较小。通过将离子液体[Bmim][BF4]引入反应体系，得到了中空结构Co5(OH)8(NO3)2？2H2O微球，再经程序升温焙烧技术制备了中空结构的Co3O4材料。随着离子液体量的增加，中空微球的数量增多。通过总结前人成果及结合实验结果，提出了离子液体与水形成的囊泡簇作为中空微球模板的机理。另外离子液体结构影响产物尺寸，[BMIM]BF4/H2O为媒介所得CoFe2O4微球的平均粒径大小约为1μm，由晶粒粒径约为30~35nm的颗粒组成，磁性约为10-20emu/g。纯离子液体[BMIM]Br为媒介所得CoFe2O4纳米微球的平均粒径大小约为100-250nm，构成产物的晶粒粒径约为60nm，煅烧后产物的磁性约为60emu/g。结果还表明以纯离子液体[BMIM]Br为媒介气相扩散法制备了尖晶石型多孔结构CoFe2O4微球过程中表面活性剂对产物形貌、结构和磁性能有影响。CoFe2O4中空球的反射损耗达到-12.7 dB，吸波性能良好。