[发明专利]六方相钴镍合金纳米簇-石墨烯复合材料、其制备方法及用途

说明书

技术领域

本发明涉及电磁波吸收材料领域，具体涉及一种六方相钴镍合金纳米簇-石墨烯复合材料、其制备方法及用途。 

背景技术

无线通讯技术在工业、商业、军事行业中快速发展，给我们的生活带来了巨大的便利，但是，同时，也带来了电磁波危害。这使得制备能吸收电磁波的材料和研究能吸收电磁波的装置变得极为紧迫。因此，对电磁波具有高吸收容量，宽吸收范围，抗氧化能力好，热稳定性强，低密度的材料的研究引起了人们的广泛关注。 

虽然磁性粒子的合成取得了重要进展，然而维持磁性粒子稳定性，在长时间内不团聚或沉淀却仍是一个重要的课题。稳定对于任何磁性粒子的应用都是一个决定性的要素，特别是单质金属或活性金属合金，比如Fe，Co，Ni及它们的合金，在空气中特别不稳定。因此，对于纯金属及合金来说，其最主要的困难是因为粒子尺寸非常小而在空气中易被氧化。而且，粒子尺寸越小，越易氧化，磁化率则越高。因此，非常有必要发展有效的策略来提高磁性粒子的化学稳定性。最简单的保护方法是在表面加一层无渗透层，这样氧气就不能接触到磁性粒子的表面了。通常，金属的稳定和保护是相互关联的。 

石墨烯由于具有良好的导电性、大的比表面积、柔韧性和化学稳定性等许多优良的性质，所以常常被用来作为承载其他活性材料的基底。根据组成不同，电磁波吸收材料可分为合金和金属型、氧化物型、陶瓷、过渡金属硫化物、复合型材料。其中，对金属和合金型材料，研究较多的主要是Fe、Co、Ni过渡金属为主体的金属和合金的磁性材料。钴和镍是典型的软金属磁性材料，并显示大的磁各向异性，因此小尺寸的钴镍合金纳米晶具有很强的电磁性能。由于石墨烯具有很高的导电率，同时金属钴镍纳米粒子具有良好的磁性，如果能将不同物相和尺寸的金属钴镍纳米粒子和石墨烯制成复合体，那么这种复合材料必 将具有良好的电磁波吸收效应。此外，与传统的吸波材料相比，石墨烯具有密度小、抗腐蚀性好、柔性较大以及成本低等优点，所以这使得对于石墨烯-金属钴镍吸波材料的研究更具有现实意义。 

纳米结构的粒子不稳定，特别是活泼金属粒子特别容易被氧化，利用石墨烯来保护。此外，单体纳米粒子的吸波性能在强度上存在弱势，通过与石墨烯的复合可以显著提高复合材料的电磁波吸收性能。 

磁性纳米材料的尺寸、物相和形貌等在很大程度上会对材料的磁学性质产生影响。作为典型的磁性材料，钴镍合金在氢存储材料、催化剂、磁传感器和电磁波吸收材料等方面具有很好的潜在应用，目前，采用超声法、有机金属前驱体的热分解法、化学还原法等制备。 

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明以石墨烯为基底，通过热分解法一步还原得到六方相钴镍合金纳米簇-石墨烯复合材料，从而保护和分散较活泼的钴镍合金纳米粒子，由此得到吸波性能良好的纳米复合材料。 

热分解一步还原法是一种简便，快速，还原效果好的方法。另外，该方法所需的原材料是容易得到的，因此能够以低成本制备吸波性能良好的六方相钴镍合金纳米粒子-石墨烯复合材料。 

本发明的新方法能够制备六方相钴镍合金纳米粒子-石墨烯复合材料，方法简单易行，原料廉价易得，产物的吸波性能良好，相对于其他制备方式，具有很好的经济前景。 

为了解决上述技术问题，在一方面，本发明提供一种制备六方相钴镍合金纳米簇-石墨烯复合材料的方法，所述方法包括以下步骤：a)将氧化石墨加入2-吡咯烷酮中并分散；b)加入乙酰丙酮钴、乙酰丙酮镍和十八胺，在惰性保护性气体气氛中在搅拌下将混合物加热至110℃～140℃、优选120℃并维持20～40分钟、优选30分钟，然后升温至230℃～245℃、优选245℃并维持1.5～2.5小时、优选2小时；c)加入有机溶剂将反应猝停；d)分离出反应产物；e)任选地洗涤并干燥该反应产物。 

在一个优选实施方案中，根据本发明方法的步骤a)中氧化石墨在2-吡 咯烷酮中的浓度为0.8克/升～1.2克/升，优选为0.9克/升～1.1克/升，更优选为1.0克/升。 

在另一个优选实施方案中，根据本发明方法的步骤a)中的分散选自超声波分散、介质分散、机械搅拌分散、分散剂分散或其组合。优选地，所述分散为超声波分散。本领域技术人员会理解，所述分散可以采用现有技术中的任何常规方法进行，而不限于上面所列举的方法。 

在又一个优选实施方案中，根据本发明方法的步骤b)中氧化石墨与乙酰丙酮钴的质量比为1：8～10，优选为1：8.5～9.5，更优选为1：9。