[发明专利]一种类石墨烯氮化碳/四氧化三铁/聚苯胺纳米复合吸波材料及其制备方法

说明书

本发明属于有机无机纳米复合材料的制备范畴，特别涉及一种类石墨烯氮化碳/四氧化三铁/聚苯胺纳米复合吸波材料及其制备方法，所述纳米复合吸波材料以多孔类石墨烯氮化碳为载体，磁性纳米粒子四氧化三铁和导电聚合物聚苯胺为包覆层；本发明通过多元醇法，以g‑C₃N₄作为碳源、Fe(acac)₃作为铁源，加热回流得到g‑C₃N₄/Fe₃O₄，加入引发剂，使苯胺单体聚合，制备g‑C₃N₄/Fe₃O₄/PANI纳米复合吸波材料；该材料包覆层均匀、分散性、磁响应性良好、吸波性能优异，该材料与50wt％石蜡均匀混合，压制制样，材料厚度为2‑4mm时，反射损耗最大峰值(RL_min)达到‑50dB，通过调节纳米复合吸波材料和石蜡混合材料厚度(2～4mm)，有效吸收宽带(RL_min‑10dB)可以达到7GHz。

技术领域

本发明属于有机无机纳米复合材料的制备范畴，可用于吸波材料制备领域，特别涉及一种类石墨烯氮化碳/四氧化三铁/聚苯胺(g-C₃N₄/Fe₃O₄/PANI)纳米复合吸波材料及其制备方法。

背景技术

近年来，电磁技术的迅猛发展和广泛使用为人类创造了巨大的物质文明的同时，也把人类带进了一个充满电磁辐射的生活环境。这些电磁辐射不仅给人类正常生活带来严重影响，诸如危害人体的免疫、生殖、循环系统和代谢功能，诱发癌症等弊端，而且军用电子设备等产生的电磁辐射还有可能造成电磁信息泄漏，给军事目标和国防安全带来威胁，因此微波吸收材料的研发对于解决电磁污染问题越来越受到重视。

发展厚度薄、吸收能力强、质量轻和吸收频带宽的“薄强轻宽”的新型吸波材料是现如今电磁波吸收领域的关键所在。通常使用的吸波材料包括无机纳米材料、铁氧体、导电高分子聚合物等。其中，无机纳米材料中的类石墨烯氮化碳(graphite-like C₃N₄，注为g-C₃N₄)拥有如石墨烯一样高的比表面积、特异的电子传导方式和良好的化学稳定性，是载体材料的理想选择。其已被广泛应用于光催化领域，诸如有机污染物的光降解和有毒气体的后处理等方向，然而在微波吸收领域的潜在应用尚未见报道。铁氧体中的四氧化三铁(Fe₃O₄)作为传统的磁性损耗性材料，虽拥有成本低廉、无毒、较高的饱和磁化强度及磁损耗等优点，但其密度大带来的质量重、介电损耗相对低带来的阻抗不匹配以及磁性粒子易团聚等缺点，极大限制了它的广泛使用。导电高聚物具有可分子设计、结构多样化、电磁参量可调、易复合加工和密度小等优点，而成为一种新型的、轻质的、极有发展前景的吸波材料，受到了广泛关注。然而，单独的导电高聚物材料还存在吸波频段较窄、制备工艺要求严格、高温稳定性差和电磁吸收特性较低等缺点。为满足未来的隐身材料高效、宽带、重量轻、适应性强的特点，还需改善导电高聚物的磁损耗性能。

专利CN104592461A公开了一种电磁屏蔽与高温性能好、品质稳定的纳米镍石墨-PMMA复合吸波材料，通过独特的原位接枝聚合方法，将有机相与无机相组分在纳米级范围内相结合，即实现了纳米粒子的均匀分散，又保持了纳米粒子的特性，还保证了复合吸波材料各项性能的稳定,复合材料制成的吸波层厚度为1.5mm时,在约12GHz时最大值为-16.5dB,并且在频带9.5—14.6GHz的范围内可达到-10dB的吸收。专利CN106751248A公开了一种铁酸钴/PVDF复合吸波材料及其制备方法，该发明通过流延方法，将纳米CoFe₂O₄粉体与PVDF粉体制备成CoFe₂O₄/PVDF复合膜，该复合膜致密、厚度均匀，PVDF与CoFe₂O₄结合紧密，可使纳米CoFe₂O₄粉体进行定向排布，具有较好的吸附性能和良好的吸波性能。