[發明專利]六方相鈷鎳合金納米簇-石墨烯復合材料、其制備方法及用途

有效

• 申請號: 201410310401.7
• 申請日: 2014-07-01
• 公開（公告）號: CN104117683A
• 公開（公告）日: 2014-10-29
• 發明（設計）人: 馬淑蘭;潘國華;孫根班;馬騰
• 申請（專利權）人: 北京師范大學;北京師大科技園科技發展有限責任公司
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24;B22F1/00;B82Y30/00;B82Y40/00;H05K9/00
• 代理公司: 北京柏杉松知識產權代理事務所(普通合伙) 11413
• 代理人: 王春偉;劉繼富

技術領域

本發明涉及電磁波吸收材料領域，具體涉及一種六方相鈷鎳合金納米簇-石墨烯復合材料、其制備方法及用途。?

背景技術

無線通訊技術在工業、商業、軍事行業中快速發展，給我們的生活帶來了巨大的便利，但是，同時，也帶來了電磁波危害。這使得制備能吸收電磁波的材料和研究能吸收電磁波的裝置變得極為緊迫。因此，對電磁波具有高吸收容量，寬吸收范圍，抗氧化能力好，熱穩定性強，低密度的材料的研究引起了人們的廣泛關注。?

雖然磁性粒子的合成取得了重要進展，然而維持磁性粒子穩定性，在長時間內不團聚或沉淀卻仍是一個重要的課題。穩定對于任何磁性粒子的應用都是一個決定性的要素，特別是單質金屬或活性金屬合金，比如Fe，Co，Ni及它們的合金，在空氣中特別不穩定。因此，對于純金屬及合金來說，其最主要的困難是因為粒子尺寸非常小而在空氣中易被氧化。而且，粒子尺寸越小，越易氧化，磁化率則越高。因此，非常有必要發展有效的策略來提高磁性粒子的化學穩定性。最簡單的保護方法是在表面加一層無滲透層，這樣氧氣就不能接觸到磁性粒子的表面了。通常，金屬的穩定和保護是相互關聯的。?

石墨烯由于具有良好的導電性、大的比表面積、柔韌性和化學穩定性等許多優良的性質，所以常常被用來作為承載其他活性材料的基底。根據組成不同，電磁波吸收材料可分為合金和金屬型、氧化物型、陶瓷、過渡金屬硫化物、復合型材料。其中，對金屬和合金型材料，研究較多的主要是Fe、Co、Ni過渡金屬為主體的金屬和合金的磁性材料。鈷和鎳是典型的軟金屬磁性材料，并顯示大的磁各向異性，因此小尺寸的鈷鎳合金納米晶具有很強的電磁性能。由于石墨烯具有很高的導電率，同時金屬鈷鎳納米粒子具有良好的磁性，如果能將不同物相和尺寸的金屬鈷鎳納米粒子和石墨烯制成復合體，那么這種復合材料必?將具有良好的電磁波吸收效應。此外，與傳統的吸波材料相比，石墨烯具有密度小、抗腐蝕性好、柔性較大以及成本低等優點，所以這使得對于石墨烯-金屬鈷鎳吸波材料的研究更具有現實意義。?

納米結構的粒子不穩定，特別是活潑金屬粒子特別容易被氧化，利用石墨烯來保護。此外，單體納米粒子的吸波性能在強度上存在弱勢，通過與石墨烯的復合可以顯著提高復合材料的電磁波吸收性能。?

磁性納米材料的尺寸、物相和形貌等在很大程度上會對材料的磁學性質產生影響。作為典型的磁性材料，鈷鎳合金在氫存儲材料、催化劑、磁傳感器和電磁波吸收材料等方面具有很好的潛在應用，目前，采用超聲法、有機金屬前驅體的熱分解法、化學還原法等制備。?

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明以石墨烯為基底，通過熱分解法一步還原得到六方相鈷鎳合金納米簇-石墨烯復合材料，從而保護和分散較活潑的鈷鎳合金納米粒子，由此得到吸波性能良好的納米復合材料。?

熱分解一步還原法是一種簡便，快速，還原效果好的方法。另外，該方法所需的原材料是容易得到的，因此能夠以低成本制備吸波性能良好的六方相鈷鎳合金納米粒子-石墨烯復合材料。?

本發明的新方法能夠制備六方相鈷鎳合金納米粒子-石墨烯復合材料，方法簡單易行，原料廉價易得，產物的吸波性能良好，相對于其他制備方式，具有很好的經濟前景。?

為了解決上述技術問題，在一方面，本發明提供一種制備六方相鈷鎳合金納米簇-石墨烯復合材料的方法，所述方法包括以下步驟：a)將氧化石墨加入2-吡咯烷酮中并分散；b)加入乙酰丙酮鈷、乙酰丙酮鎳和十八胺，在惰性保護性氣體氣氛中在攪拌下將混合物加熱至110℃～140℃、優選120℃并維持20～40分鐘、優選30分鐘，然后升溫至230℃～245℃、優選245℃并維持1.5～2.5小時、優選2小時；c)加入有機溶劑將反應猝停；d)分離出反應產物；e)任選地洗滌并干燥該反應產物。?

在一個優選實施方案中，根據本發明方法的步驟a)中氧化石墨在2-吡?咯烷酮中的濃度為0.8克/升～1.2克/升，優選為0.9克/升～1.1克/升，更優選為1.0克/升。?

在另一個優選實施方案中，根據本發明方法的步驟a)中的分散選自超聲波分散、介質分散、機械攪拌分散、分散劑分散或其組合。優選地，所述分散為超聲波分散。本領域技術人員會理解，所述分散可以采用現有技術中的任何常規方法進行，而不限于上面所列舉的方法。?

在又一個優選實施方案中，根據本發明方法的步驟b)中氧化石墨與乙酰丙酮鈷的質量比為1：8～10，優選為1：8.5～9.5，更優選為1：9。?