三维磁性石墨烯的溶剂热法制备及吸波性能

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随着科技进步,电子信息产业、医疗产业和雷达技术都在飞速发展,极大的丰富了人们生活,但是过量的电磁波辐射也带来了严重的电磁污染问题,这不仅影响电子设备的应用,也对人类身体健康和生态环境造成危害。为了减少电磁污染,除了合理设计电路,微波吸收或屏蔽也是防止电磁波干扰的常用方法之一。因此,“轻、薄、宽、强”的高性能的微波吸收材料也日益备受关注。在材料的选择中,石墨烯由于其超高的比表面积,特殊的微观结构,较强的化学稳定性等优点,成为了新型轻质吸波材料的首选。但无法避免的是,由于单独的碳材料具有较高的介电常数,不利用阻抗匹配,使材料只能吸收少量电磁波;同时从纳米角度来看,碳材料在制备过程中容易发生团聚,在基体中分散性较差。国内外科学家们针对上述问题进行了大量的研究发现通过制备石墨烯基复合材料可以达到调节电磁参数,提高阻抗匹配程度和改善分散程度的目的,从而制备出高性能、多功能化的复合型吸波材料。因此,本文将不同的磁性金属粒子负载在石墨烯上,成功制备出三维多孔磁性石墨烯基复合吸波材料,并探究了材料的吸波机理,主要内容如下:本实验以鳞片石墨为原料,采用改进Hummers法制备出氧化石墨烯;并以氧化石墨烯和乙酰丙酮络合物为基础,采用溶剂热法制备了一系列的三维多孔磁性石墨烯纳米复合吸波材料(RGO@Ni、RGO@Fe3O4、RGO@Co/CoO)。由于多孔结构和多重损耗机制共同作用,三维多孔磁性石墨烯复合材料在最小反射损耗(RLmin)和最大有效吸收带宽(EAB)方面表现出优异的电磁波吸收性能。研究表明,RGO@Ni纳米复合材料在2.2mm厚度下的最小反射损耗值为-61.2 dB,在2.5mm的匹配厚度下覆盖的EAB范围最广,为6.6GHz(10.5-17.1 GHz)。超顺磁性RGO@Fe3O4纳米复合材料在2.1mm时最小反射损耗值为-65.7 dB,EAB为6.0 GHz,此外,经过酸处理后,材料仍能保持优异的电磁波吸收性能。对于经过溶剂热和高温煅烧法合成了RGO@Co/CoO纳米复合材料。当煅烧温度分别是350°C、500°C、650°C时,分别合成了RGO@CoO(S350)、面心立方型RGO@Co(S500)、两相晶型RGO@Co纳米复合材料(S650)。当S500在填充含量仅为10%时,材料在2.5 mm的厚度下最小反射损耗值为-74.5 dB,EAB为6.1 GHz。鉴于上述优点,我们相信我们的结果将为合成多孔磁性石墨烯复合材料提供新思路。
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