[发明专利]一种石墨烯/非晶二氧化钛纳米棒复合材料、制备方法及其应用

说明书

一种石墨烯/非晶二氧化钛纳米棒复合材料、制备方法及其应用，属于电磁波吸收领域。所述复合材料以氧化石墨烯、钛酸四丁酯为原料，通过一步水热法将氧化石墨烯还原为石墨烯的同时，钛酸四丁酯中的钛元素也在水热过程作用下以非晶二氧化钛纳米棒的形式均匀生长在在石墨烯片层两面，最终形成石墨烯/非晶二氧化钛纳米棒复合材料。其中，所得复合材料中的石墨烯片层的长、宽均处于为1～8μm之间，非晶二氧化钛纳米棒长度约为300～500nm。本发明所制备的复合材料能够有效吸收电磁波，通过调节复合材料的厚度，吸收频段可覆盖雷达波段的Ku波段(2‑2.5mm)、X波段(2.5‑3.5mm)以及绝大部分的C波段(3.5‑5.5mm)，该材料简单易得，适宜大量制备，在电磁波吸收领域有广阔应用前景。

技术领域

本发明属于电磁波吸收领域，涉及一种石墨烯/非晶二氧化钛纳米棒复合材料、制备方法及其应用，尤其涉及一种纳米复合材料及其合成方法以及该材料对电磁波的吸收性能。

背景技术

当代由于高新技术的高速发展以及人们生活水平的提高改善，各种各样的电子、电器设备给人们的生活带来了巨大的便利的同时，来自各种电子设备的电磁能量的辐射，有可能影响到身体健康。此外，在军事上，过多的电磁辐射或反射容易导致己方的军事设备被敌方的雷达探知从而遭受打击。因此，无论是在生活中还是军事上，都要求我们开发高效的电磁波吸收材料。

碳材料由于导电性良好，质量轻，性质稳定而成为一种性能优异的电磁波吸收材料。但由于碳材料的导电性过高，增加了材料表面对电磁波的反射，电磁波往往不能有效进入材料内部，使得材料的吸收性能有所降低，因此人们在合成吸波材料的过程中往往在碳材料上复合一些磁性材料或介电材料来提升材料的吸波性能，但目前的复合材料仍有一些不足之处。首先，高效的吸波性能与简易的合成方法往往不可兼得，如果想要得到吸波性能优异的复合材料则需要复合多种材料以增加损耗机制，这必然导致合成难度的上升[Liu,Panbo,Huang,Ying,Yan,Jing,et al.ACS applied materialsinterfaces,2016,8(8):5536-5546.][Yin,Xiaowei,Hou,Zexin,Zhang,Litong,et al.Carbon:An InternationalJournal Sponsored by the American Carbon Society,2017,116:50-58.]。其次，现有工作多数采用复合磁性纳米颗粒的方式来调节碳材料的电磁参数，与TiO₂相比，磁性材料的密度相对较大，且不够稳定[Ya Li,Xiaofang Liu,Xiaoyu Nie,et al.AdvancedFunctional Materials,2019,29(10):n/a-n/a.]，一定程度上限制了吸波材料的应用。

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，适宜用作轻型吸波材料，与碳纳米管等其他碳材料相比，石墨烯在溶液中的分散性更好，有利于合成出较为均匀的复合材料。如果将石墨烯与TiO₂复合，那么两种材料在尺度上的差异会使得复合材料有较大的有效吸收带宽，其次，由于两者的密度都较小，因此容易形成轻质吸波材料，另一方面，TiO₂纳米棒与石墨烯复合可以提供更多的接触位点来增加界面损耗的作用，提高复合材料的吸波性能。