[发明专利]一种石墨烯基金属复合吸波材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种石墨烯基金属复合吸波材料的制备方法，包括以下步骤：将金属盐溶解于水中，得到金属盐水溶液，将金属盐水溶液逐滴滴加到固体氧化石墨烯中，冷冻干燥，得金属盐/氧化石墨烯混合物；将所述金属盐/氧化石墨烯混合物置于管式炉中，将炉内温度升至250~300℃，升温速度为10~15℃/min，然后通入纯氮气或纯氢气进行还原反应，即得到石墨烯基金属复合吸波材料。本发明所得石墨烯基金属复合吸波材料中金属或以量子点的形式分散在石墨烯中或以纳米粒子（2~20nm）的形式均匀分散在石墨烯中，使得材料具有更好的吸波性能，对低频到高频的电磁波都有很好的吸收效果，能实现对微波的90%的衰减，本发明的制备方法绿色环保，不引入任何杂质，且生产成本低。

技术领域

本发明涉及一种吸波材料的制备方法，具体涉及一种石墨烯基金属复合吸波材料的制备方法。

背景技术

随着电子信息技术的发展和电子产品的普及，电磁辐射、电磁污染和电磁干扰广泛存在，这不仅妨碍了电子信息工业的高速发展，而且对环境和人体健康也造成了很大的危害。因而，吸波材料，作为首选的减少电磁辐射的有效手段，成为了近几年来的研究热点，研究具有良好性能的吸波材料对军用和民用都有极大的实用价值。

目前，传统的吸波材料主要包括铁氧体、碳系材料、超细磁性金属粉末、陶瓷材料等，这些材料吸收强，但存在密度大、吸收频段窄等缺点。新型的吸波材料有导电高聚物、纳米材料、多晶铁纤维、手性材料、等离子体吸波材料及电路模拟吸波材料等，随着石墨烯的发现，国内外关于石墨烯吸波材料的研究报道越来越多。作为一种新型碳材料，石墨烯具有独特的二维结构、大的比表面积、极高的导电率、导热率和电子迁移率，满足了新型吸波材料所要求的“薄、轻、宽、强”的特点，研究表明，石墨烯的吸波性能明显优于石墨以及碳纳米管，最大吸收峰在7GHz处为-6.9dB，北京化工大学制备的石墨烯，当匹配厚度为 2 mm 时，在约 11.5 GHz 处，最大吸收为-9.5 dB。反射率小于-5 dB 的频段为 8~18 GHz，频宽约为10 GHz，是一种应用前景非常好的吸波材料基体。

但是，石墨烯的介电常数大，很难在吸波基材中实现阻抗匹配，而且，国内外很多研究学者在研究石墨烯在电磁波方面的干扰特性和相应特性时发现，石墨烯在X波段电磁干扰效果好，但是不能实现对微波的90%的衰减，且石墨烯的分散问题也影响其作用的发挥。为解决上述问题，林帅以氧化石墨烯为原料，采用化学镀的方法制备了钴石墨烯复合吸波材料，当匹配厚度为2.5mm时，复合材料在11.5GHz处有最大吸收峰，为-13 dB。上述方法所得石墨烯金属复合吸波材料的金属粒径偏大（50nm）、分布不均匀，且制备方法较为复杂，操作繁琐，易引入杂质，不适合推广应用。

发明内容

本发明的目的就是提供一种石墨烯基金属复合吸波材料的制备方法，以解决现有制方法操作复杂、易引入杂质，所得材料中金属粒径偏大、分布不均匀的问题。

本发明的目的是这样实现的：

一种石墨烯基金属复合吸波材料的制备方法，包括以下步骤：将可溶性金属盐溶解于水中，得到金属盐水溶液，将金属盐水溶液逐滴滴加到固体氧化石墨烯中，冷冻干燥，得金属盐/氧化石墨烯混合物，其中，金属盐所对应的金属单质的质量与氧化石墨烯的质量之比为1~2:10；将所述金属盐/氧化石墨烯混合物置于管式炉中，将炉内温度从室温升至250~300℃，升温速度为10~15℃/min，待原料爆开成粉末状后，通入纯氮气或纯氢气进行还原反应（反应温度根据金属的还原温度而定），即得到石墨烯基金属复合吸波材料。

金属盐所对应的金属单质的质量是按照如下方式计算而得：。

在本发明方法中，所述可溶性金属盐为硝酸铅，还原反应温度为400℃，还原反应时间为1h，所得材料为石墨烯基铅复合吸波材料，且铅以量子点的形式分散在石墨烯中，具有石墨烯和铅协同的吸波作用。

在本发明方法中，所述可溶性金属盐为硝酸银，还原反应温度为200℃，还原反应时间为1h，所得材料为石墨烯基银复合吸波材料。