[发明专利]一种三维多孔石墨烯/氮化硼复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种三维多孔石墨烯/氮化硼复合材料及其制备方法。所述三维多孔石墨烯/氮化硼复合材料由氧化石墨烯和六方氮化硼(h‑BN)为原料经微波反应制备得到。制备方法为：在真空条件下，将所述氧化石墨烯/氮化硼混合物在1000W～8000W的微波功率条件下反应2～40s，冷却至室温，即得。本发明采用微波法制备三维多孔石墨烯/氮化硼复合材料，操作简单易于实现，而且可以通过控制反应原料比、微波功率及反应时间，制取电磁波损耗性能可调的三维多孔石墨烯/氮化硼复合材料。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种三维多孔石墨烯/氮化硼复合材料及其制备方法。

背景技术

微波吸收材料是指能有效接收入射电磁波,并使其转化成热能消耗或利用相干相消，从而使目标回波强度显著减弱的一类电磁功能材料。目前，常用的微波损耗材料有铁氧体、导电炭黑、石墨和碳纤维及碳化硅纤维等，但这些材料存在密度较大、易氧化等固有缺点。故新型微波吸收材料总是最大限度地追求“轻、薄、宽、强”特性。石墨烯的出现最大程度上满足了新型吸波材料的发展要求，它轻质、层薄，电磁波在石墨烯堆叠、自组装后经层间多次折/反射与表面起伏区/褶皱区散射协同耗散增大消耗，从而提高纯石墨烯的吸波性能。同时利用氧化石墨烯优异的反应还原性，与不同损耗机制(介电型损耗和磁损耗)材料进行多元复合，实现对电磁波强损耗的发展要求。

目前，经氧化石墨烯与其它物质复合后还原制备石墨烯基吸波材料的方法较多，通常采用高温热还原法，这就带来反应合成温度较高(900-1300℃)、需要保护性气氛(氮气或氩气)和反应时间较长(8-10h)等不利因素，且能耗较大。(Advanced Materials.2012；24(36):4878-4895.Nature Materials.2010；9(5):430-435.)因此，经济环保的石墨烯基复合材料的制备和应用成为必要。三维多孔石墨烯/氮化硼复合材料是一种电磁波损耗性能优异的吸波材料，它具有密度低、层厚度薄、吸波频段和吸波强度可调、合成成本低、合成工艺简单等诸多优势，因而成为新一代电磁波损耗材料的佼佼者(Journal of ChemicalPhysics.2012；137(20).Carbon.2013；61:200-208.)。

申请号为CN201510021262的中国发明专利申请公开了一种石墨烯/氮化硼/氧化锌紫外探测器及其制备方法，它利用转移-热蒸发的工艺制备层状石墨烯/氮化硼/氧化锌，其材料合成制备效率较低，难以规模化生产；申请号为CN201810702780的中国发明专利申请公开了一种原子级厚度石墨烯/氮化硼复合异质薄膜转移方法，这种制备方法反应步骤较多，制备过程相对复杂。

发明内容

本发明为了克服现有技术存在的缺陷，提供了一种原材料易获取、制备方法简单的三维多孔石墨烯/氮化硼复合材料及其制备方法。

本发明所提供的三维多孔石墨烯/氮化硼复合材料，其元素组成为：碳元素10～90wt％，硼元素4～45wt％，氮元素4～42wt％，氧元素1～15wt％。

上述三维多孔石墨烯/氮化硼复合材料由氧化石墨烯和六方氮化硼(h-BN)为原料经微波反应制备得到。

上述三维多孔石墨烯/氮化硼复合材料按照包括下述步骤的方法制备得到：

1)将单层或少层分散良好的氧化石墨烯和六方氮化硼溶液混合，得到混合溶液；

2)在空气气氛下，将所述混合溶液干燥，得到具有“Layer-by-Layer”插层状态组合的氧化石墨烯/氮化硼混合物；将所得氧化石墨烯/氮化硼混合物在真空微波条件下反应，得到三维多孔石墨烯/氮化硼复合材料。

上述方法步骤1)中，所述混合溶液中，氧化石墨烯与六方氮化硼的质量比可为 1:0.11～9，具体可为1:0.2～5、1:1、3:1、4:1或1:4。