[发明专利]一种铁掺杂二氧化锡/还原氧化石墨烯纳米复合吸波材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种铁掺杂二氧化锡/还原氧化石墨烯(Fe‑SnO₂/RGO)纳米复合吸波材料及其制备方法。以氧化石墨烯(GO)、五水合四氯化锡、九水合硝酸铁为前驱体，通过一步水热反应，制得Fe‑SnO₂/RGO二元纳米复合材料。该制备方法绿色环保、无任何有毒害副产物产生、制备工艺简单、成本低廉。制得的二元纳米复合吸波材料具有吸收强度大、双波段(C和Ku波段)吸收、密度低等特点；通过调节复合材料中掺杂Fe³⁺的含量与吸波涂层的厚度可以实现对不同波段的电磁波有效吸收，在电磁吸收和电磁屏蔽领域具有重要的应用价值。

技术领域

本发明属于电磁复合材料领域，具体涉及一种还原氧化石墨烯基纳米复合吸波材料的制备方法。

技术背景

随着电磁干扰和电磁污染问题的日益严重，电磁波吸收材料的开发已经成为功能材料领域的一个研究热点。然而，传统的电磁波吸收材料，如铁氧体、金属微粉和碳化硅等，通常存在吸收频带窄、密度高的缺点，因而限制了它们在实际中的应用。因此，开发“厚度薄、吸收频带宽、质量轻、电磁波吸收强度大”的新型电磁波吸收材料具有重要的应用前景。

纳米材料具有量子效应、宏观量子隧道效应、小尺寸效应和界面效应等特性。当纳米粒子的电子能级发生分裂时，能够对电磁波产生较强的吸收。此外，纳米材料的比表面积大，表面原子比例高，在电磁辐射下，高浓度晶界和晶界原子的特殊结构导致原子、电子的自由运动加剧，使得电磁能转化为热能，增强了对电磁波的吸收能力。因此，纳米材料在电磁波吸收领域的应用得到广泛关注。

还原氧化石墨烯(RGO)是一种新型的二维碳纳米材料，它一般由天然石墨经过化学氧化—还原法制得。该法制备的RGO片层的表面存在大量的缺陷，并且表面和边缘携带丰富的含氧官能团(-COOH、-OH、-C-O-C-等)，不仅有助于提高RGO的电磁阻抗匹配特性；而且，缺陷对电磁波产生极化弛豫，含氧官能团对电磁波产生电偶极子弛豫，使得RGO与石墨、碳纳米管等相比，具有更强的介电损耗和电磁波吸收能力。因此，RGO在电磁波吸收领域具有重要的应用前景。

二氧化锡(SnO₂)是一种性能优良的半导体金属化合物，具有良好的化学稳定性和热稳定性，低成本，宽带隙和介电损耗等特性。然而，单一的SnO₂用作电磁波吸收材料时存在密度大、吸收频带窄等问题，因此限制其在电磁波吸收领域的应用。为了提高SnO₂的电磁波吸收，一方面可以通过磁性金属离子(Fe³⁺、Co²⁺、Ni²⁺等)对其进行掺杂，引入更多的晶格缺陷并提高阻抗匹配特性；另一方面，可以将SnO₂与碳纳米材料(石墨烯、碳纳米管、多孔碳)等进行复合，构建碳基纳米复合材料，增强其对电磁波的衰减能力同时降低密度。

本发明通过简单的一步水热法制备磁性金属离子Fe³⁺掺杂SnO₂/RGO纳米复合吸波材料，通过调节掺杂Fe³⁺的含量与吸波涂层的厚度可以实现对不同波段的电磁波有效吸收。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铁掺杂二氧化锡/还原氧化石墨烯(Fe-SnO₂/RGO)纳米复合吸波材料及其制备方法，该复合材料不但具有吸收强度大、吸收波段易调控的特点，而且其制备过程简单、绿色环保。

本发明通过以下技术方案实现：

一种铁掺杂二氧化锡/还原氧化石墨烯纳米复合吸波材料，所述的纳米复合吸波材料由RGO片层表面均匀负载纳米尺寸的SnO₂粒子组成。

一种铁掺杂二氧化锡/还原氧化石墨烯纳米复合吸波材料制备方法，其步骤如下：