[發明專利]一種功能化石墨烯吸波材料的制備方法

在審

• 申請號: 201911304040.4
• 申請日: 2019-12-17
• 公開（公告）號: CN112980389A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 劉風光;章文峰;王子韓
• 申請（專利權）人: 王子韓
• 主分類號: C09K3/00
• 分類號: C09K3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種功能化石墨烯吸波材料的制備方法，包括以下步驟：S1：將氧化石墨烯分散在溶劑中，配制成濃度為0.1?0.5mg/mL的溶液，向其中加入適量的模板劑，繼續攪拌；S2：再將S1中的混合溶液轉移到水浴鍋中，在40?60℃下緩慢加入2?5mL的鈦源，攪拌5?8h后離心分離，得到氧化鈦包裹的氧化石墨烯復合材料；S3：將S2中的復合材料再次分散在去離子水中，然后再向其中加入適量的尿素和硝酸鈷，攪拌5?10min后將該混合物轉移到水熱反應釜中，并在150?180℃下反應10?20h；S4：將S3中的產物離心分離，并在400?800℃下煅燒得到最終的功能化石墨烯吸波材料。

技術領域

本發明涉及一種功能化材料的制備領域，具體涉及一種功能化石墨烯吸波材料的制備方法。

背景技術

吸波材料是一種能夠吸收入射電磁波，并將吸收的電磁波轉化成其他形式的能量消耗掉的功能性材料。吸波材料不但可以在軍事領域有廣泛的應用，而且隨著人類生活的發展，人們不斷的處于各種復雜電磁場環境中，電磁污染已經引起了越來越多的關注。研究表明，過量的電磁輻射可以引起神經系統、免疫系統、生殖系統和內循環系統的病變，甚至會引起各種嚴重的癌癥疾病。因此，研究并開發一種具有優異吸波性能的吸波材料，控制和凈化電磁場環境，在軍事或民用領域均具有巨大的需求。

一般而言，設計吸波材料需要滿足兩個主要原則，一是阻抗匹配原則，即電磁波入射到吸波材料表面，其能夠最大限度的進入材料內部，而盡可能小的發生反射；二是衰減原則，即進入材料內部的電磁波能夠最大限度的被轉變為其他形式的能量，如熱能，而不發生透射。

常見的吸波材料主要包括鐵氧體、金屬粉末、石墨、碳化硅等材料，但這些材料都存在密度較大、結構設計復雜的問題，難以滿足吸波材料要求的“厚度薄、工作頻帶范圍寬、質量輕以及吸收強度高”的要求，因此，開發新的復合吸波材料具有迫切的需要。

有鑒于此，納米材料由于自身具有量子尺寸效應、小尺寸效應、界面效應和量子隧道效應，故具有密度小、厚度薄、吸收強的優點，從而表現出了極好的吸波效應。石墨烯是一種新型的二維納米材料，由碳原子以SP²雜化的方式構成，是目前已知的最薄的二維材料，它具有密度極低、比表面積極大、優良的光學透過性、優異的介電常數和力學性能，石墨烯中大量的缺陷和官能團可以降低石墨烯的電導率，有利于對電磁波的吸收和衰減。如中國專利CN104762060A公開了一種石墨烯/空心四氧化三鐵/聚苯胺納米介孔復合材料，在1～20GHz范圍內吸波為-35～-55dB。可以用于電磁吸波材料，也可作為環境吸波材料，但該方法工藝復雜，制備過程使用毒性有機試劑，不利于實際應用。而哈爾濱工業大學Chao Wang等人發表在APL上的文章“The electromagnetic property of chemically reducedgrapheme oxide and its application as microwave absorbing materials”中以石墨為原料，通過化學氧化還原法制備了石墨烯，并研究其吸波性能，研究發現，制備的石墨烯中存在的缺陷以及殘留的含氧基團不僅可以提高石墨烯的阻抗性能，而且產生缺陷激化弛豫和官能團電極偶極極化弛豫，這些都有利于石墨烯吸波性能的提高，其最大吸收在7GHz處，為-6.9dB。但這種方法制備的吸波材料仍然不能滿足復雜電磁場環境下的吸波要求，尤其是需要的吸波范圍較寬時。因此，本發明的目的在于提供一種功能化石墨烯吸波材料，其可滿足復雜電磁環境下的吸波要求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種功能化石墨烯吸波材料以及其制備方法，該功能化石墨烯吸波材料可滿足復雜電磁環境下的吸波要求，在實際電磁屏蔽領域有潛在的價值。

一種功能化石墨烯吸波材料的制備方法，包括以下步驟：

S1：將氧化石墨烯分散在溶劑中，配制成濃度為0.1-0.5mg/mL的溶液，向其中加入適量的模板劑，繼續攪拌；

S2：再將S1中的混合溶液轉移到水浴鍋中，在40-60℃下緩慢加入2-5mL的鈦源，攪拌5-8h后離心分離，得到氧化鈦包裹的氧化石墨烯復合材料；