[发明专利]一种石墨烯/钴镍锰铁氧体纳米复合材料的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种石墨烯/钴镍锰铁氧体纳米复合材料的制备方法及其应用。将含铁源、钴源、镍源、锰源的溶液滴加至含氧化石墨烯的分散液中，获得混合溶液，调整混合溶液pH≥8，然后加入还原剂，获得前驱体溶液，将前驱体溶液转入反应釜中进行微波合成反应，所得反应产物即为石墨烯/钴镍锰铁氧体纳米复合材料。所得石墨烯/钴镍锰铁氧体纳米复合材料，由层状石墨烯和球状钴镍锰铁氧体纳米粒子构成，所述球状钴镍锰铁氧体纳米粒子均匀分散在层状石墨烯的表层和层间。该石墨烯/钴镍锰铁氧体纳米复合材料具有吸收强度强、有效吸波频带宽、厚度薄、质量轻的特点。

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/钴镍锰铁氧体纳米复合材料的制备方法及其应用。

背景技术

近些年，随着电子以及通讯工业的快速发展，电磁污染和电磁干涉频繁充斥在日常生存空间中，已严重影响我们的健康以及日常生活；另一方面，从空中打击及战略防卫角度，隐身飞机得到各军事大国的空前重视。因此，无论是在军用和民用领域，对GHz范围内电磁波吸收材料的需求都日益增长。从应用角度看，尤其是军事领域，对吸波隐身材料的需求日趋苛刻，要求吸波材料具有厚度薄、质量轻、吸收频段宽、吸收能力强的特点。而传统的铁氧体、导电纤维等吸波材存在适用频段低、密度大、电磁匹配性差等缺陷限制了其使用。

石墨烯是由sp²杂化碳原子构成的六角型蜂巢状结构，只有单个碳原子厚的二维材料。石墨烯具有非凡的电子传输性能、热学性能、光学性能以及机械性能，在物理、化学、生物工程和材料科学等学科领域引起了人们极大的兴趣。目前，几乎所有科学和工程领域都在开展石墨烯及其衍生物的相关研究。研究表明，石墨烯基材料在吸波材料领域有着广阔的应用前景。由于其具有优良的电子传输性能，使其具有较大的介电常数，但是石墨烯并不具备磁性能，使得该材料的阻抗匹配性能差，不利于电磁波进入石墨烯吸波体内。为了提高吸波性能，研究者们将石墨烯与非金属氧化物、金属硫化物、磁性金属氧化物、磁性金属合金等复合。根据目前研究现状，研究者将石墨烯与磁性金属氧化物可以有效地降低石墨烯介电常数，同时能有效地增强复合材料的磁导率。因此，该石墨烯/磁性金属氧化物复合材料具有良好的阻抗匹配性能。然而，该复合材料的损耗特性并不理想，以至于该复合材料的吸波性能不佳。为此，制备一种具有良好阻抗匹配与损耗特性的石墨烯/磁性金属氧化物复合材料仍然具有极大的挑战性。

与此同时，目前石墨烯/磁性金属氧化物复合材料的制备方法通常是水热法、共沉淀法、溶胶凝胶法、机械混合法、超声混合法、原位复合法、气相沉积法等，上述这些方法能很好地将石墨烯与铁氧体复合，并且通过使用不同的模板或者表面活性剂能制备出不同形貌的铁氧体与石墨烯复合。然而，这些方法普遍存在工艺流程复杂、反应时间长、反应溶剂有害等缺点。

发明内容

针对现有技术中，石墨烯/磁性金属氧化物复合材料无法同时具备阻抗匹配与损耗特性的特点，并且传统的制备方法存在工艺流程复杂、反应时间长、反应溶剂有害等问题。本发明的第一个目的在于提供一种快速高效、简便节能、安全无毒的石墨烯/钴镍锰铁氧体纳米复合材料的制备方法。本发明的第二个目的在于将上述制备的石墨烯/钴镍锰铁氧体纳米复合材料应用作为吸波材料，应用时体现出良好的吸波性能。

为了达到上述目的，本发明技术方案如下：

本发明公布了一种石墨烯/钴镍锰铁氧体纳米复合材料的制备方法，包括如下步骤：

将含铁源、钴源、镍源、锰源的溶液滴加至含氧化石墨烯的分散液中，获得混合溶液，调整混合溶液pH≥8，然后加入还原剂，获得前驱体溶液，将前驱体溶液转入反应釜中进行微波合成反应，所得反应产物即为石墨烯/钴-镍-锰铁氧体纳米复合材料。