[发明专利]一种硫掺杂高导电石墨烯型轻质吸波材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于电磁吸波材料技术领域，具体涉及一种硫掺杂高导电石墨烯型轻质吸波材料及其制备方法和应用。将石墨烯和硫代乙酰胺在双氧水和蒸馏水的混合溶液中经水热反应，获得硫元素掺杂的石墨烯轻质电磁吸波材料。本发明的制备方法具有合成周期短、掺杂量可调、工艺流程简单等优点，且采用本发明方法制备的具有较好的阻抗匹配和电磁衰减能力。

技术领域

本发明属于电磁吸波材料技术领域，具体涉及一种硫掺杂高导电石墨烯型轻质吸波材料及其制备方法和应用。

背景技术

近些年来，无线电子通讯设备井喷式的发展除了给人们带来了便利的生活以外，电子设备的过度使用而产生的电子干扰，污染问题也随着加重，对人们日常生活和一些高精度仪器带来的严重的干扰问题。因此，消除电磁干扰问题已经到了刻不容缓的地步了。研究表明，一些特殊的功能材料，能够将入射进内部的电磁波转换成热能，从而达到了消除电磁干扰的目的，这一类具有电磁转换功能的材料称之为电磁吸收材料，其衰减电磁波主要依靠本征的磁和介电损耗能力。高性能的电磁吸收材料首先需要具备良好的阻抗匹配性能，这样可以避免过强的界面反射，从而让更多的电磁波能够进入到吸收层的内部以便于后续的衰减。目目前，评估吸收剂的电磁吸收性能主要是参考宽频、低厚度、轻质三点。目前，现在羰基铁为主的电磁吸收材料展现出了良好的宽频特性，例如Li et.al.采用球磨法制备出的片状羰基铁的有效吸收频带宽度可以覆盖6.0GHz(J.Magne.Magne.Mater.323,1101-1103(2017))。但往往该良好的宽频特性展现在较大厚度的前提下，且羰基铁属于的密度过大，无法轻质和低厚度的需求。高电导石墨烯为目前最轻质的材料，具有优异的电导损耗能力和极低的密度，一直被视为理想的轻质电磁吸收材料(J.Mater.Chem C 5 491-522(2017))。但目前的研究进展表明石墨烯单体的最佳吸收值往往低于商业的标准(-10dB).例如Wang et.al采用化学剥离法制备的少层石墨烯的最佳反射损耗值在2mm厚度下仅达到-7dB(J.Appl.Phys.98 072906-072910(2011))。进一步分析结构表明，高电导的石墨烯拥有极强的电导损耗的同时也表现出极差的阻抗匹配性能。进而现阶段需要一种电磁吸收材料即能实现轻质，同时达到轻质宽频的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种硫掺杂高导电石墨烯轻质宽频电磁吸收材料及其制备方法和应用

为实现上述目的，本发明采用以下的技术方案实现的：

一种硫掺杂高导电型石墨烯轻质电磁吸波材料的制备方法，将石墨烯和硫代乙酰胺在双氧水和蒸馏水的混合溶液中经水热反应，获得硫元素掺杂的石墨烯轻质电磁吸波材料。

所述双氧水和蒸馏水的混合溶液中双氧水和蒸馏水的体积比为1：10；石墨烯和硫代乙酰胺质量比为10～30：10～50；优选为1：5-1：1。

所述水热反应的温度为100～150℃，水热反应时间为10～15h。

进一步的说将石墨烯和硫代乙酰胺浸泡在双氧水和蒸馏水的混合溶液中，经超声混匀得澄清溶液，而后置于高压反应釜中进行水热反应，反应后冷却至室温，过滤、清洗烘干即得轻质吸波材料。

所述石墨烯原料层数为1～3层，且对应拉曼光谱D峰和G峰的强度比值小于0.1。

所述过滤后经无水乙醇和蒸馏水反复洗涤。

一种硫掺杂高导电型石墨烯轻质电磁吸波材料：按所述对原料石墨烯水热改性处理获得硫元素掺杂的含有硫-碳基极性官能团的石墨烯轻质电磁吸波材料。

一种硫掺杂高导电型石墨烯轻质电磁吸波材料的应用，所述硫掺杂高导电石墨型轻质吸波材料在作为宽频吸收剂的应用。

所述硫掺杂高导电石墨型轻质吸波材料在处理民用电磁干扰和雷达隐身中的应用。