[发明专利]一种功能化石墨烯吸波材料的制备方法

说明书

一种功能化石墨烯吸波材料的制备方法，包括以下步骤：S1：将氧化石墨烯分散在溶剂中，配制成浓度为0.1‑0.5mg/mL的溶液，向其中加入适量的模板剂，继续搅拌；S2：再将S1中的混合溶液转移到水浴锅中，在40‑60℃下缓慢加入2‑5mL的钛源，搅拌5‑8h后离心分离，得到氧化钛包裹的氧化石墨烯复合材料；S3：将S2中的复合材料再次分散在去离子水中，然后再向其中加入适量的尿素和硝酸钴，搅拌5‑10min后将该混合物转移到水热反应釜中，并在150‑180℃下反应10‑20h；S4：将S3中的产物离心分离，并在400‑800℃下煅烧得到最终的功能化石墨烯吸波材料。

技术领域

本发明涉及一种功能化材料的制备领域，具体涉及一种功能化石墨烯吸波材料的制备方法。

背景技术

吸波材料是一种能够吸收入射电磁波，并将吸收的电磁波转化成其他形式的能量消耗掉的功能性材料。吸波材料不但可以在军事领域有广泛的应用，而且随着人类生活的发展，人们不断的处于各种复杂电磁场环境中，电磁污染已经引起了越来越多的关注。研究表明，过量的电磁辐射可以引起神经系统、免疫系统、生殖系统和内循环系统的病变，甚至会引起各种严重的癌症疾病。因此，研究并开发一种具有优异吸波性能的吸波材料，控制和净化电磁场环境，在军事或民用领域均具有巨大的需求。

一般而言，设计吸波材料需要满足两个主要原则，一是阻抗匹配原则，即电磁波入射到吸波材料表面，其能够最大限度的进入材料内部，而尽可能小的发生反射；二是衰减原则，即进入材料内部的电磁波能够最大限度的被转变为其他形式的能量，如热能，而不发生透射。

常见的吸波材料主要包括铁氧体、金属粉末、石墨、碳化硅等材料，但这些材料都存在密度较大、结构设计复杂的问题，难以满足吸波材料要求的“厚度薄、工作频带范围宽、质量轻以及吸收强度高”的要求，因此，开发新的复合吸波材料具有迫切的需要。

有鉴于此，纳米材料由于自身具有量子尺寸效应、小尺寸效应、界面效应和量子隧道效应，故具有密度小、厚度薄、吸收强的优点，从而表现出了极好的吸波效应。石墨烯是一种新型的二维纳米材料，由碳原子以SP²杂化的方式构成，是目前已知的最薄的二维材料，它具有密度极低、比表面积极大、优良的光学透过性、优异的介电常数和力学性能，石墨烯中大量的缺陷和官能团可以降低石墨烯的电导率，有利于对电磁波的吸收和衰减。如中国专利CN104762060A公开了一种石墨烯/空心四氧化三铁/聚苯胺纳米介孔复合材料，在1～20GHz范围内吸波为-35～-55dB。可以用于电磁吸波材料，也可作为环境吸波材料，但该方法工艺复杂，制备过程使用毒性有机试剂，不利于实际应用。而哈尔滨工业大学Chao Wang等人发表在APL上的文章“The electromagnetic property of chemically reducedgrapheme oxide and its application as microwave absorbing materials”中以石墨为原料，通过化学氧化还原法制备了石墨烯，并研究其吸波性能，研究发现，制备的石墨烯中存在的缺陷以及残留的含氧基团不仅可以提高石墨烯的阻抗性能，而且产生缺陷激化弛豫和官能团电极偶极极化弛豫，这些都有利于石墨烯吸波性能的提高，其最大吸收在7GHz处，为-6.9dB。但这种方法制备的吸波材料仍然不能满足复杂电磁场环境下的吸波要求，尤其是需要的吸波范围较宽时。因此，本发明的目的在于提供一种功能化石墨烯吸波材料，其可满足复杂电磁环境下的吸波要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种功能化石墨烯吸波材料以及其制备方法，该功能化石墨烯吸波材料可满足复杂电磁环境下的吸波要求，在实际电磁屏蔽领域有潜在的价值。

一种功能化石墨烯吸波材料的制备方法，包括以下步骤：

S1：将氧化石墨烯分散在溶剂中，配制成浓度为0.1-0.5mg/mL的溶液，向其中加入适量的模板剂，继续搅拌；

S2：再将S1中的混合溶液转移到水浴锅中，在40-60℃下缓慢加入2-5mL的钛源，搅拌5-8h后离心分离，得到氧化钛包裹的氧化石墨烯复合材料；