/還原氧化石墨烯三元復(fù)合吸波材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種PPy/Fe304/還原氧化石墨烯三元復(fù)合吸波材料及其制備方法，屬于吸波材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]吸波材料，指能夠通過自身的吸收、衰減作用來減少電磁波的反射和散射，使電磁波耗散掉的一類功能材料。作為應(yīng)用于武器裝備的重要材料之一，吸波材料可以大幅降低飛行器的雷達(dá)散射截面，從而提高其生存防御能力和總體作戰(zhàn)性能。隱身材料的研究一直是國防科技前沿的一個重要課題，目標(biāo)探測技術(shù)及電子對抗技術(shù)的發(fā)展對隱身材料的吸波特性提出了更高的要求，目前，吸波材料不但廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，而且在民用領(lǐng)域也有很多的應(yīng)用，如微波暗室材料，微波衰減元器件及微波成型加工技術(shù)等，特別是在信息通信及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高度發(fā)達(dá)的今天，吸波材料在工業(yè)生產(chǎn)的勞動防護中，以及在提高微波器件和設(shè)備的性能等方面的日益重要作用而受到世界各國的重視。
[0003]石墨烯比表面積大，能夠吸附顆粒，而且具有良好的熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性，很適合作為載體來負(fù)載納米粒子，不僅可以有效解決納米粒子分散性差、易團聚的難題，而且可以滿足人們在納米尺度上對其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行設(shè)計和優(yōu)化，從而制備出具有特定組成、結(jié)構(gòu)和性能的石墨烯基復(fù)合材料，因此石墨烯復(fù)合吸波材料成為國內(nèi)外學(xué)者的研究熱點。
[0004]文獻(xiàn)“ErlongMa et al, Materials letters, 2013，91:209-212”公開了一種制備Fe304/RG0的方法，將Fe3+、還原氧化石墨超聲溶解在乙二醇中配成溶液，再加入兩種表面活性劑十二烷基硫酸鈉(SDS)和十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)，混合物在60°C下攪拌lh，向混合液中加入NaOH水溶液，繼續(xù)攪拌2h，將得到的混合物用去離子水洗滌至pH為7，放入60°C干燥箱中干燥12h，將所得到的粉末放在管式爐中，在氬氣保護加熱至450°C，保持2h降溫至350°C，通入氫氣與氬氣混合氣保持30min，得到的粉末即為Fe304/RG0復(fù)合材料，經(jīng)過電磁性能測試，該復(fù)合材料厚度為2mm時，在14.3-18GHz反射損失低于_10dB，在17.3GHz時達(dá)到最大吸收為-22.2dB。該制備方法存在以下不足:需要加入表面活性劑，需要高溫煅燒，需要使用氫氣進(jìn)行還原，制備時間長，制備過程復(fù)雜，耗時耗能，而且吸波性能欠佳。文獻(xiàn) “Panbo Liu etal, Journal of alloys and compounds, 2014，596:25-31.” 公開了一種制備聚苯胺/Fe304/RG0三元復(fù)合材料的方法，將氧化石墨超聲分散在去離子水中，加入一定量的苯胺單體，置于冰水浴中，加入過硫酸鈉引發(fā)劑，攪拌24h，離心分離出黑色沉淀，用乙醇和去離子水洗滌數(shù)次，將所得的黑色沉淀分散在去離子水中，緩慢的滴加一定量的氯化亞鐵和氯化鐵溶液，再加入氫氧化鈉，攪拌2h后，加入適量的水合肼溶液升溫至90°C攪拌反應(yīng)2h，最后所得的黑色粉末即為制備的聚苯胺/Fe304/RG0復(fù)合材料，聚苯胺和Fe304納米粒子以混合的形式負(fù)載在還原氧化石墨烯上。該制備方法存在以下不足:制備時間長，制備過程復(fù)雜，耗時耗能，而且吸波性能欠佳。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種PPy/Fe304/還原氧化石墨烯三元復(fù)合吸波材料及其制備方法，該復(fù)合材料不但具有質(zhì)量輕、吸收強、頻帶寬等特點，而其制備過程簡單。
[0006]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0007]—種PPy/Fe304/還原氧化石墨烯三元復(fù)合吸波材料，所述的復(fù)合吸波材料為“三明治”結(jié)構(gòu)，由中間層Fe304/還原氧化石墨烯和外層PPy組成。
[0008]一種PPy/Fe304/還原氧化石墨烯三元復(fù)合吸波材料的制備方法，其步驟如下:
[0009](1)將氧化石墨和六水合氯化鐵通過超聲分散在乙二醇中形成混合分散液，然后加入無水乙酸鈉，攪拌使其充分溶解形成混合液，將混合液轉(zhuǎn)入反應(yīng)釜，采用溶劑熱法制備出Fe304/還原氧化石墨烯固體粉末；
[0010](2)將Fe304/還原氧化石墨烯固體粉末分散于去離子水中，加入十二烷基苯磺酸鈉，超聲分散后，加入吡咯單體，然后加入Fe3+，室溫攪拌，通過磁分離產(chǎn)物，用去離子水和無水乙醇反復(fù)洗滌，得到PPy/Fe304/還原氧化石墨烯三元復(fù)合吸波材料。
[0011]步驟(1)中所述的氧化石墨和六水合氯化鐵的質(zhì)量比為1: (5.4?16.2)，氧化石墨與乙二醇質(zhì)量為1:1115，氧化石墨與無水乙酸鈉的摩爾比為1: (60?80);所述的水熱反應(yīng)溫度為180?220°C，水熱反應(yīng)時間為8?12h。
[0012]步驟⑵中所述的Fe304/還原氧化石墨烯固體粉末與去離子水的質(zhì)量比為1: (1286?1571)，F(xiàn)e304/還原氧化石墨烯固體粉末與十二烷基苯磺酸鈉的質(zhì)量比為1:(0.1?0.115)，F(xiàn)e304/還原氧化石墨烯固體粉末與吡咯單體的質(zhì)量比為1: (1.15?
1.71)，F(xiàn)e304/還原氧化石墨烯固體粉末與Fe3+的質(zhì)量比為1: (2.37?3.55);所述的Fe3+源為六水合氯化鐵或九水合硝酸鐵；所述的攪拌時間為4?8h。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0014]1、本發(fā)明通過簡單的濕化學(xué)法制備了 PPy/Fe304/還原氧化石墨烯三元復(fù)合吸波材料，PPy/Fe304/還原氧化石墨烯三元復(fù)合吸波材料為“三明治”結(jié)構(gòu)。
[0015]2、本發(fā)明制備過程制備過程簡單，無需氮氣等惰性氣氛保護，制備條件容易實現(xiàn)，方便實現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)。
[0016]3、本發(fā)明制備的金屬鎳/石墨烯復(fù)合吸波材料質(zhì)量輕、吸波效率高、頻帶寬，當(dāng)復(fù)合材料厚度為1.5mm時，反射損失低于-10dB的頻寬達(dá)3.8GHz，在15.1GHz時達(dá)到最大吸收為-45.9dB。
【附圖說明】
[0017]圖1是實施例1制備的PPy/Fe304/還原氧化石墨烯三元復(fù)合吸波材料XRD圖。
[0018]圖2是實施例1制備的PPy/Fe304/還原氧化石墨烯三元復(fù)合吸波材料TEM圖。
[0019]圖3是實施例1制備的PPy/Fe304/還原氧化石墨烯三元復(fù)合吸波材料的吸波性能圖。
【具體實施方式】
[0020]結(jié)合實施例、附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步描述:
[0021]實施例1
[0022]按氧化石墨和六水合氯化鐵的質(zhì)量比為1:10.8，氧化石墨與乙二醇質(zhì)量為1:1115，氧化石墨與無水乙酸鈉的摩爾比為1:72，稱取0.05g氧化石墨和0.54g六水合氯化鐵通過超聲分散在乙二醇中形成混合分散液，然后加入3.6g無水乙酸鈉，攪拌使其充分溶解形成混合液，將混合液轉(zhuǎn)入反應(yīng)釜，置于200°C烘箱反應(yīng)10h，冷卻至室溫后將沉淀用乙醇和去離子水洗滌數(shù)次，然后所得產(chǎn)物在真空干燥箱中干燥，即得到Fe304/還原氧化石墨烯復(fù)合材料。按Fe304/還原氧化石墨烯固體粉末與去離子水的質(zhì)量比為1:1429，F(xiàn)e304/還原氧化石墨烯固體粉末與十二烷基苯磺酸鈉的質(zhì)量比為1:0.107，F(xiàn)e304/還原氧化石墨烯固體粉末與吡咯單體的質(zhì)量比為1:1.43，F(xiàn)e304/還原氧化石墨烯固體粉末與Fe3+的質(zhì)量比為1:2.96，稱取0.07g Fe304/還原氧化石墨烯固體粉末，0.0075g十二烷基苯磺酸鈉分散在100g去離子水中，再加入0.0lg卩比略單體，攪拌15min加入lg六水合氯化鐵，室溫攪拌反應(yīng)6h，沉淀用乙醇和去離子水洗滌數(shù)次，然后所得產(chǎn)物在真空干燥箱中干燥，即得到PPy/Fe304/還原氧化石墨烯三元復(fù)合吸波材料。從圖1可以看出制備的PPy/Fe304/還原氧化石墨烯三元復(fù)合吸波材料無其它雜質(zhì)相的存在。從圖2