[发明专利]一种石墨烯吸波复合材料及其制备方法

说明书

本发明属于吸波材料技术领域，具体公开了一种石墨烯吸波复合材料及其制备方法，材料包括：石墨烯片层，以及呈四方结构均匀堆积在石墨烯片层上的镍和/或钴。制备方法包括：将含有镍离子和/或钴离子、以及氧化石墨烯的分散体系中，加入沉淀剂混合均匀得到反应混合物；将反应混合物通过水热法制备得到悬浮液，然后将悬浮液过滤洗涤后冷冻干燥，低温焙烧，到复合材料。本发明制备的石墨烯吸波复合材料，反射损耗可低至‑67.1dB，有效带宽可到8GHz以上。

技术领域

本发明属于吸波材料技术领域，具体涉及一种石墨烯吸波复合材料及其制备方法。

背景技术

随着无线通信、移动设备等电子技术的快速发展和小型化，过量的电磁辐射已被认为是造成污染的第四大原因，严重威胁着人类健康。吸波材料对微波辐射的衰减能力，能够主动吸收微波辐射，并将其能量转化为热能或干扰分散的微波，具有十分重要的意义。大量的研究已经投入到创造高效微波吸收材料以减少电磁污染上。

石墨烯具有高载流子迁移率、低密度和大比表面积等优点，具有巨大的微波吸收潜力。仅使用石墨烯作为吸收体，由于石墨烯导电性高，损耗机制单一，降低了界面阻抗匹配，导致微波吸收性能普遍较差。利用磁性纳米颗粒组装石墨烯来调节和平衡吸波材料的电磁参数，是提高微波吸收性能的可行方法。在纳米片、纤维或核/壳纳米结构等材料上组装或掺杂不同的磁性纳米颗粒，如CoNi和Ag修饰的石墨烯、空心镍纳米芯改性还原氧化石墨烯、Fe₃O₄改性还原氧化石墨烯等，已经成功制备了许多复合材料来改善纯石墨烯阻抗匹配。另外，石墨烯界面间的电荷转移、石墨烯自由载流子的极化弛豫、石墨烯与磁性粒子之间的电磁连接，以及复合材料中叠加的褶皱产生的大量散射和反射也使得复合材料的吸波性能得到改善。然而磁性颗粒改性石墨烯吸波复合材料中仍旧存在的带宽较窄，工艺复杂等问题，限制了其生产及应用领域。

专利CN110157266A公开了一种高导热石墨烯吸波复合材料及制备方法，采用石墨烯膜与吸波材料复合制备出的石墨烯吸波材料，其中，以吸波材料为基底，石墨烯膜层的原料包括：石墨烯、有机高分子溶液、树脂。该专利旨在使用石墨烯膜层提升吸波材料的导热性能。

发明内容

针对上述已有技术存在的不足，本发明提供一种具有超宽频微波吸收的镍和/或钴颗粒以四方结构堆积形式支撑的石墨烯吸波复合材料及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种石墨烯吸波复合材料，包括：石墨烯片层，以及镍和/或钴；所述镍和/或钴呈四方结构均匀的堆积在所述石墨烯片层上。

一种上述的石墨烯吸波复合材料的制备方法，包括：

(1)将含有镍离子和/或钴离子、以及氧化石墨烯的分散体系中，加入沉淀剂混合均匀得到反应混合物，所述沉淀剂为草酸根离子；

(2)将经步骤(1)得到的反应混合物通过水热法制备得到悬浮液，然后将悬浮液过滤洗涤后冷冻干燥，最后经低温焙烧得到所述的石墨烯吸波复合材料。

优选的，步骤(1)中，所述镍离子的原料为硝酸镍、硫酸镍、氯化镍和乙酸镍中的至少一种，所述钴离子的原料为硝酸钴、硫酸钴、氯化钴和乙酸钴中的至少一种，所述草酸根离子的原料为草酸、草酸铵、草酸钠中的至少一种。

优选的，所述氧化石墨烯与镍和/或钴的质量比为10～1：1；所述草酸根离子与镍和/或钴的摩尔比为25～1：1。

优选的，所述氧化石墨烯与镍和/或钴的质量比为6～1：1；所述草酸根离子与镍和/或钴的摩尔比为10～1：1。

优选的，步骤(1)中，反应混合物中加入添加剂，所述添加剂为聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯亚胺、聚二烯二甲基氯化铵、甲基纤维素中的一种或多种混合，所述添加剂的添加量为氧化石墨烯的0～2％(质量百分含量)。

优选的，所述添加剂的添加量为氧化石墨烯的0～1％。