[發(fā)明專利]石墨烯負(fù)載磁性金屬或其氧化物的復(fù)合吸波材料及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011030383.9
• 申請(qǐng)日: 2020-09-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112165848A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李萬(wàn)喜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 晉中學(xué)院
• 主分類號(hào): H05K9/00
• 分類號(hào): H05K9/00;H01Q17/00
• 代理公司: 太原市科瑞達(dá)專利代理有限公司 14101
• 代理人: 申艷玲

本發(fā)明公開(kāi)了一種石墨烯負(fù)載磁性金屬或其氧化物的復(fù)合吸波材料及其制備方法。本發(fā)明以氧化石墨烯為碳源，浸漬Fe、Co、Ni等磁性金屬的硝酸鹽后在保護(hù)氣氛下煅燒，通過(guò)熱分解和碳熱還原反應(yīng)，即制得磁性金屬或其氧化物/石墨烯復(fù)合吸波材料，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)Fe、Co、Ni等磁性金屬或其氧化物的負(fù)載量在較寬范圍內(nèi)的調(diào)控。本發(fā)明的制備方法采用浸漬法和高溫焙燒法，流程簡(jiǎn)單，容易操作，合成成本低，無(wú)需復(fù)雜合成設(shè)備和化學(xué)試劑，適合工業(yè)化生產(chǎn)；通過(guò)控制工藝條件，磁性金屬或其氧化物的負(fù)載量可以在較寬范圍內(nèi)調(diào)控；石墨烯和磁性金屬或其氧化物的電磁匹配和電磁損耗，使復(fù)合材料的微波吸收性能優(yōu)良。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種石墨烯負(fù)載磁性金屬或其氧化物的復(fù)合吸波材料及其制備方法，屬于微波吸收材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來(lái)，電磁波吸收材料在雷達(dá)探測(cè)、電磁干擾和電磁污染等方面的應(yīng)用引起了人們的廣泛關(guān)注。盡管傳統(tǒng)的吸波材料如磁性金屬、磁性金屬氧化物、鐵氧體、合金等表現(xiàn)出良好的微波吸收性能，但是材料的高密度和低導(dǎo)電性限制了它們的廣泛使用。碳材料由于其良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，優(yōu)異的介電性能和低密度可作為介電吸收劑，但是其低磁導(dǎo)率導(dǎo)致阻抗不匹配。眾所周知，介電損耗、磁損耗和電磁阻抗匹配共同決定了材料的微波吸收性能，單獨(dú)的介電損耗或磁損耗材料阻抗匹配較差。因此，傳統(tǒng)的單組分微波吸收劑不能同時(shí)滿足吸波材料厚度薄、重量輕、強(qiáng)微波吸收、寬吸收頻帶的綜合性能要求。將磁性材料和碳材料進(jìn)行優(yōu)化復(fù)合，不僅可以克服磁性材料密度大的缺陷，而且可以提高電磁匹配和協(xié)同效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)比單一吸波材料更為優(yōu)異的電磁波吸收。

石墨烯作為一種二維碳材料，具有獨(dú)特的電、光、催化和機(jī)械性能，在超級(jí)電容器、鋰電池、傳感器等領(lǐng)域成為科研人員研究的焦點(diǎn)。石墨烯由于比表面積大，密度低，導(dǎo)電性好，化學(xué)穩(wěn)定性好，在微波吸收材料領(lǐng)域也顯示出巨大的潛力，高性能石墨烯基吸波材料的制備便一直備受關(guān)注。為了擴(kuò)大石墨烯基復(fù)合吸收材料的吸收頻寬和吸收強(qiáng)度，一個(gè)有效的方法是利用石墨烯的二維結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積，將其與磁性納米顆粒復(fù)合，形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，同時(shí)發(fā)揮電損耗和磁損耗兩種形式的電磁損耗，獲得更優(yōu)的電磁波吸收性能。磁性金屬及其氧化物以其獨(dú)特的物理、化學(xué)性能在電化學(xué)儲(chǔ)能、光電器件、催化等領(lǐng)域都發(fā)揮著舉足輕重的作用，成為無(wú)機(jī)功能材料研究領(lǐng)域的重要分支之一。在磁性金屬及其氧化物中，F(xiàn)e、Co、Ni等磁性金屬及其氧化物獲得了廣泛的研究，且在光、電、磁等應(yīng)用中表現(xiàn)優(yōu)異，可以通過(guò)對(duì)納米顆粒負(fù)載量的調(diào)控來(lái)調(diào)節(jié)碳基復(fù)合材料的電磁參數(shù)，這個(gè)特點(diǎn)有利于改善材料的阻抗匹配特性和展寬吸波劑的頻帶，已成為人們研究的熱點(diǎn)。最近，一些研究者在Fe、Co、Ni等磁性金屬及其氧化物納米顆粒/石墨烯復(fù)合材料的制備中取得了一些成果，但是普遍存在流程復(fù)雜，需要復(fù)雜的合成設(shè)備和化學(xué)試劑，制備周期長(zhǎng)，合成成本高，磁性金屬及其氧化物負(fù)載量調(diào)控困難等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種石墨烯負(fù)載磁性金屬或其氧化物的復(fù)合吸波材料及其制備方法，利用該方法制備的復(fù)合吸波材料流程簡(jiǎn)單，容易操作，合成成本低，無(wú)需復(fù)雜合成設(shè)備和化學(xué)試劑，適合工業(yè)化生產(chǎn)；通過(guò)控制工藝條件，磁性金屬或其氧化物的負(fù)載量可以在較寬范圍內(nèi)調(diào)控；石墨烯和磁性金屬或其氧化物的電磁匹配和電磁損耗，使復(fù)合材料的微波吸收性能優(yōu)良。

本發(fā)明以氧化石墨烯為碳源，浸漬Fe、Co、Ni磁性金屬的硝酸鹽后在保護(hù)氣氛下煅燒，控制煅燒溫度，通過(guò)熱分解和碳熱還原反應(yīng)，在石墨烯上負(fù)載Fe、Co、Ni等磁性金屬或其氧化物，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)Fe、Co、Ni磁性金屬或其氧化物的負(fù)載量在較寬范圍內(nèi)的調(diào)控，制備既具有石墨烯天然的二維結(jié)構(gòu)，又人為賦予合適電磁匹配且多重電磁損耗機(jī)制的新型碳基復(fù)合吸波材料，為新型碳基微波吸收材料的研究提供新的思路和途徑。

本發(fā)明所使用的碳源是氧化石墨烯，F(xiàn)e、Co、Ni磁性金屬或其氧化物來(lái)源于Fe、Co、Ni磁性金屬的硝酸鹽。

本發(fā)明提供了一種石墨烯負(fù)載磁性金屬或其氧化物的復(fù)合吸波材料及其制備方法，包括以下步驟：

步驟一，氧化石墨烯負(fù)載磁性金屬的硝酸鹽：