石墨烯与石墨相氮化碳的制备及吸波性能

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吸波材料在军事上有其特殊的地位,民用也越来越多广泛。石墨烯作为一种新型的二维碳系材料,具有优异的光电性能及可调控特性,是一种非常有前景的吸波材料。石墨相氮化碳(g-C3N4)是一种类石墨结构的非金属半导体材料,带隙随其独特的结构变化而变化,赋予了其在多个领域巨大的应用潜力。本论文通过调控石墨烯与g-C3N4的微观结构对其吸波性能进行了调控。主要研究内容与实验结果如下:(1)采用改进的Hummers法制备了单层的氧化石墨烯(GO)。以GO为原料,以不同方式制备不同还原程度和形貌状态的r GO,研究了各样品的吸波性能。结果表明,不同还原程度的rGO具有不同的吸波性能,其中400℃热还原得到rGO-400的吸波性能最好,在厚度为3 mm时,RL值低于-10dB共有5.4GHz(9.5-14.9 GHz)的频宽。在频率12 GHz,rGO-400的RL反射谷值低至-39.7 dB。(2)以柠檬酸(C6H8O7?H2O)为C源,采用硼酸(H3BO3,B源)与尿素(H2NCONH2,N源)为掺杂剂制备了两种不同的石墨烯量子点BCN-GQDs、CN-GQDs。通过测试发现柠檬酸已成功碳化形成石墨结构,BCN-GQDs和CN-GQDs都有良好的荧光性能。CN-GQDs比BCN-GQDs的吸波性能要好,其反射损耗最低值-20.6 dB出现在层厚为4 mm、频率14.5 GHz时。(3)以浓KOH和不同溶剂共同作用对g-C3N4氧化剥离改性,制备出不同形貌的g-C3N4-T1,通过表征发现g-C3N4结构已被破坏性剥离,g-C3N4-T1是一种富含C、O及少量N的类似GO化合物。此外,KOH和烷基醇共同作用下得到的g-C3N4-T2引入了大量的含氧基团,测试发现得到的g-C3N4-T2的荧光效应较好,在水中的分散性好。4mm厚时,g-C3N4的最低反射损耗值-21.2 dB在频率为11.3 GHz时。
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学位
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