[发明专利]一种钴/氧化钴/还原氧化石墨烯复合材料及其制备方法、以及微波吸收剂

说明书

本发明公开一种钴/氧化钴/还原氧化石墨烯复合材料及其制备方法、以及微波吸收剂，涉及微波吸收材料技术领域。所述钴/氧化钴/还原氧化石墨烯复合材料包括微球以及包覆于所述微球表面的外壳，其中，所述微球的材质包括钴和氧化钴，所述外壳的材质包括钴、氧化钴和氧化还原石墨烯。通过将钴、氧化钴和RGO复合制成所述核壳结构，能有效调节阻抗匹配和衰减能力，并通过介电损耗和磁损耗的协同作用，得到了反射损耗强、具有覆盖整个X波段的超宽带宽的复合材料，使其能够作为低频微波吸收剂使用，且能应用于雷达隐身等方面。

技术领域

本发明涉及微波吸收材料技术领域，特别涉及一种钴/氧化钴/还原氧化石墨烯复合材料及其制备方法、以及微波吸收剂。

背景技术

随着信息技术的快速发展，电磁波已被广泛应用于通信，国防工业和大数据传输等领域。但是，随之而来的电磁干扰以及污染严重影响了人们的生活，甚至严重影响了军事安全。因此，研究者们致力于设计用于电子安全和防御隐身技术的具有“强吸收、薄厚度、轻质量、宽频带”的微波吸收材料。而微波吸收材料的性能很大程度上取决于阻抗匹配，衰减能力和电磁损耗的协同作用。

近年来，由于还原氧化石墨烯(RGO)具有独特的2D结构和低密度，高比表面积、高介电常数、丰富的表面缺陷和高电导率等优异特性，因此在微波吸收领域引起了广泛关注。RGO的阻抗不匹配和高电导率引起的趋肤反应阻碍了其在微波吸收领域实际应用的进一步发展。

通常，铁磁性材料包括磁性氧化物(Fe₃O₄、CoO、NiO等)，磁性金属(Fe、Co、Ni等)和磁性合金(FeCo、CoNi等)。由于其优异的磁损耗特性，被认为是很有前景的微波吸收材料。其中，钴及其对应的钴氧化物由于其独特的物理和化学性质而在微波吸收领域得到了广泛的研究与报道。但是，由于其高密度，阻抗不匹配，易腐蚀和吸收频带窄等特性，使其无法在微波吸收领域中得到实际应用。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种钴/氧化钴/还原氧化石墨烯复合材料及其制备方法、以及微波吸收剂，旨在提供一种强吸收、宽频带的微波吸收材料。

为实现上述目的，本发明提出一种钴/氧化钴/还原氧化石墨烯复合材料，包括微球以及包覆于所述微球表面的外壳，其中，所述微球的材质包括钴和氧化钴，所述外壳的材质包括钴、氧化钴和氧化还原石墨烯。

可选地，所述还原氧化石墨烯为片状，以片状的所述还原氧化石墨烯为载体，所述钴和氧化钴负载于所述还原氧化石墨烯上，以形成所述外壳。

可选地，所述钴/氧化钴/还原氧化石墨烯复合材料的粒径为5～10μm。

基于上述目的，本发明还提出一种如上所述的钴/氧化钴/还原氧化石墨烯复合材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

将氧化石墨烯分散于有机溶剂中，得到石墨烯溶液；

将钴盐前驱体、2-氨基对苯二甲酸和聚乙烯吡络烷酮加入所述石墨烯溶液中，并搅拌至溶解完全且分散均匀，得到混合溶液；

将所述混合溶液在153～160℃下反应7.5～9h，然后冷却、固液分离，将分离得到的固体产物洗涤、干燥，再在保护气氛围下高温处理，得到钴/氧化钴/还原氧化石墨烯复合材料。

可选地，所述有机溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺；和/或，

所述钴盐前驱体包括六水合硝酸钴。

可选地，所述氧化石墨烯的质量与所述有机溶剂的体积比为0.01～0.05g：35mL。

可选地，所述氧化石墨烯、六水合硝酸钴、2-氨基对苯二甲酸和聚乙烯吡络烷酮的质量比为(0.01～0.05)：(1.44～1.46)：(0.90～0.92)：(1.05～1.10)。

可选地，所述高温处理的温度为490～510℃，时间为1～3h。