本發(fā)明涉及一種石墨烯磁性吸波材料及其制備方法與應(yīng)用，屬于吸波材料。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)的電磁波吸收材料存在密度大，吸收頻帶窄以及強(qiáng)度弱等缺點(diǎn)，無法滿足新型電磁波吸收材料“薄、輕、寬、強(qiáng)”的要求。最近的研究表明(metals，2023，13(7):1220；微納電子技術(shù)，2024，61:66-75；journal?of?magnetism?and?magnetic?materials，2023，588:171447)，通過特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使多種吸波材料復(fù)合有利于獲得綜合性能優(yōu)異的電磁波吸收材料。

2、石墨烯作為一種新型二維碳材料，因其優(yōu)異的介電性能、力學(xué)性能，高的比表面積，層狀結(jié)構(gòu)以及質(zhì)輕等特性使其在吸波材料領(lǐng)域備受青睞。中國(guó)專利cn202011030383.9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，通過熱分解和碳熱還原反應(yīng)制得磁性金屬或其氧化物/石墨烯復(fù)合吸波材料；中國(guó)專利cn202410003686.3將含有氧化石墨烯與磁性金屬的混合分散液通過噴霧干燥制得前驅(qū)粉體，然后將前驅(qū)粉體在氮?dú)浠旌蠚庀蚂褵苽湮ú牧稀?/p>

3、這些基于石墨烯的復(fù)合吸波材料雖都能具有一定的吸波功能，但吸波性能仍相對(duì)較差，且其制備都需要嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度和氣體條件，工藝條件苛刻且能耗高，不利于工業(yè)化的大批量生產(chǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提供一種石墨烯磁性吸波材料的制備方法，該方法簡(jiǎn)單便捷且低碳環(huán)保，利于工業(yè)化大批量應(yīng)用。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

3、一種石墨烯磁性吸波材料的制備方法，是將鐵源、鈷源分散至rgo溶液中，再溶入醋酸鈉和聚乙二醇，加熱反應(yīng)后冷卻，然后經(jīng)分離、洗滌、干燥，得cofe2o4/rgo復(fù)合材料；

4、其中，鐵源、鈷源的鐵、鈷摩爾比為(1-4):1；

5、且鐵源、鈷源以及rgo溶液中的rgo的質(zhì)量比為(53-81):(17.7-46.7):(0.3-1.3)；

6、rgo、醋酸鈉和聚乙二醇的質(zhì)量比為(0.007-0.042):(1.8-4.5):(0.2-1.5)。

7、優(yōu)選地，鐵源為fecl3·6h2o；鈷源為cocl2·6h2o。

8、優(yōu)選地，rgo溶液的制備方法為將氧化石墨粉和十二烷基苯磺酸鈉分散于水中并加入水合肼溶液，水浴反應(yīng)后抽濾、洗滌，得到rgo；再將rgo分散于乙二醇中，制得rgo溶液。

9、優(yōu)選地，醋酸鈉和聚乙二醇融入的條件是：將醋酸鈉和聚乙二醇加入rgo溶液中，超聲處理；并在加熱反應(yīng)前，于25-80℃下攪拌1-5h。

10、優(yōu)選地，加熱反應(yīng)的條件是：120-200℃下反應(yīng)6-10h。

11、優(yōu)選地，氧化石墨粉、十二烷基苯磺酸鈉與水合肼溶液的的比例為(120-150)mg:(110-150)mg:(0.3-1)ml，且水合肼溶液的濃度為70-85wt％。

12、優(yōu)選地，水浴反應(yīng)的條件是：70-90℃，15-30h。

13、優(yōu)選地，rgo溶液中rgo的濃度為0.5-1mg/ml。

14、本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提供一種石墨烯磁性吸波材料，該石墨烯吸波材料具有優(yōu)異的吸波性能。

15、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

16、一種石墨烯磁性吸波材料，是由任一上述的方法制備得到；

17、且吸波材料中，cofe2o4納米粒子負(fù)載在具有疊層褶皺的rgo上并形成含有不規(guī)則孔隙和/或通道的三明治結(jié)構(gòu)；

18、其中，cofe2o4納米粒子的粒徑為10-40nm。

19、本發(fā)明同時(shí)還提供了一種任一上述的方法制備得到的石墨烯磁性吸波材料在電磁波吸收中的應(yīng)用。

20、本發(fā)明的有益效果在于：

21、1、本發(fā)明創(chuàng)造性地采用一步水熱法將類球形cofe2o4與薄紗狀的rgo復(fù)合，制備原料來源廣、成本低廉，具有反應(yīng)流程簡(jiǎn)單、效率高，產(chǎn)物純度高及低能耗等優(yōu)點(diǎn)，適宜大規(guī)模生產(chǎn)，為國(guó)防及民用領(lǐng)域電磁波吸收方面的應(yīng)用提供了理論方法及制備路線；

22、2、該吸波材料中，cofe2o4粒徑較小，且與rgo的疊層褶皺形成含有諸多不規(guī)則孔隙/通道的“三明治”結(jié)構(gòu)，極大增強(qiáng)了復(fù)合磁性材料在特定頻段的磁導(dǎo)率和聚磁效果，降低了復(fù)合磁性材料在特定頻段的磁損耗，兩組分協(xié)同實(shí)現(xiàn)最佳的阻抗匹配和優(yōu)異的衰減特性，更貼合當(dāng)下新型電磁波吸收材料“薄”“輕”“寬”“強(qiáng)”的要求。

技術(shù)特征：

1.一種石墨烯磁性吸波材料的制備方法，其特征在于，是將鐵源、鈷源分散至rgo溶液中，再溶入醋酸鈉和聚乙二醇，加熱反應(yīng)后冷卻，然后經(jīng)分離、洗滌、干燥，得cofe2o4/rgo復(fù)合材料；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯磁性吸波材料的制備方法，其特征在于，鐵源為fecl3·6h2o；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯磁性吸波材料的制備方法，其特征在于，rgo溶液的制備方法為將氧化石墨粉和十二烷基苯磺酸鈉分散于水中并加入水合肼溶液，水浴反應(yīng)后抽濾、洗滌，得到rgo；再將rgo分散于乙二醇中，制得rgo溶液。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯磁性吸波材料的制備方法，其特征在于，醋酸鈉和聚乙二醇融入的條件是：將醋酸鈉和聚乙二醇加入rgo溶液中，超聲處理；并在加熱反應(yīng)前，于25-80℃下攪拌1-5h。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯磁性吸波材料的制備方法，其特征在于，加熱反應(yīng)的條件是：120-200℃下反應(yīng)6-10h。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的石墨烯磁性吸波材料的制備方法，其特征在于，氧化石墨粉、十二烷基苯磺酸鈉與水合肼溶液的比例為(120-150)mg:(110-150)mg:(0.3-1)ml，且水合肼溶液的濃度為70-85wt％。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的石墨烯磁性吸波材料的制備方法，其特征在于，水浴反應(yīng)的條件是：70-90℃，15-30h。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的石墨烯磁性吸波材料的制備方法，其特征在于，rgo溶液中rgo的濃度為0.5-1mg/ml。

9.一種石墨烯磁性吸波材料，其特征在于，是由權(quán)利要求1-8任一所述的方法制備得到；且吸波材料中，cofe2o4納米粒子負(fù)載在具有疊層褶皺的rgo上并形成含有不規(guī)則孔隙和/或通道的三明治結(jié)構(gòu)；

10.權(quán)利要求1-8任一所述的方法制備得到的石墨烯磁性吸波材料在電磁波吸收中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種石墨烯磁性吸波材料及其制備方法與應(yīng)用，創(chuàng)造性地采用一步水熱法將磁損耗型材料(CoFe<subgt;2</subgt;O<subgt;4</subgt;)和電阻損耗型材料(RGO)復(fù)合制備新型高效吸波性能材料，具體是將鐵源、鈷源分散至RGO溶液中，再溶入醋酸鈉和聚乙二醇，加熱反應(yīng)后冷卻，然后經(jīng)分離、洗滌、干燥得到。該石墨烯磁性吸波材料種兩組分協(xié)同作用實(shí)現(xiàn)最佳的阻抗匹配和優(yōu)異的衰減特性，在多種厚度甚至在超薄厚度下均展現(xiàn)出優(yōu)異的電磁波吸收性能。此外，本發(fā)明材料來源廣泛、成本低廉，制備過程綠色且簡(jiǎn)單易行，適宜大規(guī)模生產(chǎn)，為國(guó)防及民用領(lǐng)域電磁波吸收方面的應(yīng)用提供理論方法及制備路線。

技術(shù)研發(fā)人員：賀沁婷,朱銳鏑,魯和超,劉蕙茭,周志榮,李朱旭,吳娟,張曼瑩,梁國(guó)斌
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江蘇理工學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19