一种空心半球结构四氧化三铁/还原氧化石墨烯复合吸波材料及制备方法.pdf

《一种空心半球结构四氧化三铁/还原氧化石墨烯复合吸波材料及制备方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种空心半球结构四氧化三铁/还原氧化石墨烯复合吸波材料及制备方法.pdf（9页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。

1、(10)申请公布号 CN 102533216 A (43)申请公布日 2012.07.04 CN 102533216 A *CN102533216A* (21)申请号 201110441684.5 (22)申请日 2011.12.27 C09K 3/00(2006.01) (71)申请人 合肥希创电子科技有限公司 地址 230088 安徽省合肥市黄山路 602 号国 家大学科技园 C 区 206 室 申请人 安徽大学 (72)发明人 毕红 徐怀良 孙俊 袁媛 (74)专利代理机构 合肥天明专利事务所 34115 代理人 金凯 (54) 发明名称 一种空心半球结构四氧化三铁 / 还原氧化石 墨烯。

2、复合吸波材料及制备方法 (57) 摘要 本发明公开了一种空心半球结构四氧化三 铁 / 还原氧化石墨烯复合吸波材料， 其是具有空 心半球结构的四氧化三铁纳米颗粒均匀生长在还 原氧化石墨烯片的上下两个表面形成的一种纳米 厚度的多层复合结构的吸波材料， 其厚度小于铁 磁性材料在微波频段的趋肤深度 100 纳米 -1 微 米 ； 本发明还公开了该材料的制备方法。该复合 吸波材料提高了复合材料中四氧化三铁的含量， 厚度小于铁磁性材料在微波频段的趋肤深度 100 纳米 -1 微米， 有效抑制了复合材料的趋肤损耗 ； 实际使用时的重量轻， 吸波性能好， 不仅可以有效 吸收电磁波， 还能偏转和散射雷达波， 大。

3、大提高了 实际使用时的隐身效果， 完全满足新型吸波材料 “薄、 轻、 宽、 强” 的需求。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 2 页 1/1 页 2 1. 一种空心半球结构四氧化三铁 / 还原氧化石墨烯复合吸波材料， 其是具有空心半球 结构的四氧化三铁纳米颗粒均匀生长在还原氧化石墨烯片的上下两个表面， 形成的一种纳 米厚度的多层复合结构的吸波材料， 其厚度小于铁磁性材料在微波频段的趋肤深度 100 纳 米 -1 微米。 2. 如权利要求 1 所述的复合吸。

4、波材料， 其特征在于 ： 所述四氧化三铁纳米颗粒直径 100-500 纳米。 3. 权利要求 1 或 2 所述的复合吸波材料的制备方法， 包括下述步骤 ： (1) 将 0.01-2 重量份的氧化石墨烯、 0.1-1 重量份的表面活性剂 P123 和 / 或 F127， 超 声分散到 50-100 重量份的溶剂中 ； 所述溶剂为乙二醇、 乙醇和水中的至少一种 ； (2)将1-3重量份的可溶性铁盐和1-4重量份的可溶性有机盐加入到上述溶液中， 快速 搅拌 60-120 分钟， 得到均匀分散的溶液 ； (3) 将上述混合溶液转入不锈钢反应釜中， 拧紧后， 放入鼓风干燥箱中于 180-200 摄氏 度。

5、恒温 3-12 小时 ； (4) 取出反应釜， 将产物进行抽滤， 依次用蒸馏水、 无水乙醇洗涤， 再放入真空干燥箱中 于 70-90 摄氏度真空干燥 8-12 小时。 4. 权利要求 3 所述的复合吸波材料的制备方法， 其特征在于 ： 所述步骤 （1） 中， 超声分 散 60-120 分钟。 5. 权利要求 3 所述的复合吸波材料的制备方法， 其特征在于 ： 所述步骤 （1） 中， 溶剂体 积组成为乙二醇 ： 乙醇 ： 水 =50-100 ： 0-10 ： 0-10。 6. 权利要求 3 所述的复合吸波材料的制备方法， 其特征在于 ： 所述步骤 （2） 中， 可溶性 铁盐为氯化铁、 硝酸铁、 。

6、硫酸铁中的一种或几种混合。 7. 权利要求 3 所述的复合吸波材料的制备方法， 其特征在于 ： 所述步骤 （2） 中， 可溶性 有机盐为乙酸钠和 / 或乙酸钾。 权 利 要 求 书 CN 102533216 A 2 1/5 页 3 一种空心半球结构四氧化三铁 / 还原氧化石墨烯复合吸波 材料及制备方法 0001 技术领域 0002 本发明涉及一种新型结构的吸波材料及其制备方法， 具体涉及一种空心半球结构 四氧化三铁 / 还原氧化石墨烯复合吸波材料的制备方法。 0003 背景技术 0004 铁氧体是一种传统的吸波材料， 由于价格低廉以及对电磁波具有双复损耗， 铁氧 体吸收剂具有吸收强、 频带较宽。

7、、 抗腐蚀能力强及成本低的特点， 但是由于铁氧体密度大， 并且难以满足相对介电常数和相对磁导率尽可能接近的原则， 导致阻抗不容易匹配， 以致 于单一的铁氧体难以同时满足吸收强、 频带宽、 质量轻、 以及厚度薄等高性能吸波材料的要 求。还原氧化石墨烯， 是一种具有单层石墨片层结构的新型的碳材料， 具有优异的电学、 力 学和电化学性能， 同时还原氧化石墨烯还具有超轻的密度、 大的比表面积、 良好的导热性以 及较高的介电损耗。 0005 目前关于四氧化三铁与还原氧化石墨烯复合材料报道的比较多， 但大多研究复 合材料的超级电容器性能和锂电性能， 对于复合材料的微波吸收性能和电磁屏蔽性能报 道的比较少，。

8、 并且目前所报道的多为实心纳米颗粒的四氧化三铁 / 还原氧化石墨烯复合 材料， 如在 G. Zhou, et al, Graphene-wrapped Fe3O4 anode material with improved reversible capacity and cyclic stability for lithium ion batteries. Chem. Mater. 2010, 22, 5306-5313. 和 Shantanu K. Behera, Enhanced rate performance and cyclic stability of Fe3O4-graphene 。

9、nanocomposites for Li ion battery anodes, Chem. Commun., 2011, 47, 1037110373. 中所述。 0006 发明内容 0007 本发明的目的即是提出了一种结构新颖的空心半球结构四氧化三铁 / 还原氧化 石墨烯复合吸波材料以及其制备方法。 0008 本发明的空心半球结构四氧化三铁 / 还原氧化石墨烯复合吸波材料， 其是具有空 心半球结构的四氧化三铁纳米颗粒均匀生长在还原氧化石墨烯片的上下两个表面， 形成的 一种纳米厚度的多层复合结构的吸波材料， 其厚度小于铁磁性材料在微波频段的趋肤深度 100 纳米 -1 微米。 0009 所。

10、述四氧化三铁纳米颗粒直径 100-500 纳米。 0010 本发明的空心半球结构四氧化三铁 / 还原氧化石墨烯复合吸波材料的制备方法， 包括下述步骤 ： 说 明 书 CN 102533216 A 3 2/5 页 4 (1) 将 0.01-2 重量份的氧化石墨烯、 0.1-1 重量份的表面活性剂 P123 和 / 或 F127， 超 声分散到 50-100 重量份的溶剂中 ； 所述溶剂为乙二醇、 乙醇和水中的至少一种 ； (2)将1-3重量份的可溶性铁盐和1-4重量份的可溶性有机盐加入到上述溶液中， 快速 搅拌 60-120 分钟， 得到均匀分散的溶液 ； (3) 将上述混合溶液转入不锈钢反应釜。

11、中， 拧紧后， 放入鼓风干燥箱中于 180-200 摄氏 度恒温 3-12 小时 ； (4) 取出反应釜， 将产物进行抽滤， 依次用蒸馏水、 无水乙醇洗涤， 再放入真空干燥箱中 于 80 摄氏度真空干燥 10 小时。 0011 优选的， 所述步骤 （1） 中， 超声分散 60-120 分钟为宜。 0012 所述步骤 （1） 中， 所述表面活性剂 P123 即 EO20-PO70-EO20， 所述表面活性剂 F127 即 EO106-PO70-EO106 。 0013 所述步骤 （1） 中， 溶剂体积组成优选为乙二醇 ： 乙醇 ： 水 =50-100 ： 0-10 ： 0-10。 0014 所述。

12、步骤 （2） 中， 可溶性铁盐为三价铁盐， 优选为氯化铁、 硝酸铁、 硫酸铁中的一种 或几种混合 ； 所述步骤 （2） 中， 可溶性有机盐优选为乙酸钠和 / 或乙酸钾。 0015 所述的复合吸波材料中四氧化三铁的质量百分比为 90%-99%， 所述的还原氧化石 墨烯的质量百分比为 1%-10%。 0016 本发明采用溶剂热法制备了一种空心半球结构四氧化三铁 / 还原氧化石墨烯复 合吸波材料。在该复合吸波材料中， 空心半球结构的四氧化三铁颗粒均匀生长在还原氧化 石墨烯片的上下两个表面， 可以有效提高复合材料中四氧化三铁的含量， 并且形成一种纳 米厚度的多层复合结构的吸波材料， 其厚度小于铁磁性材。

13、料在微波频段的趋肤深度 100 纳 米 -1 微米， 有效地抑制了复合材料的趋肤损耗 ； 另外， 四氧化三铁与还原氧化石墨烯进行 复合， 改变了复合材料的电磁参量， 增加了复合材料的介电损耗， 因此提高了四氧化三铁 / 还原氧化石墨烯复合材料的吸波性能， 此外空心半球结构的四氧化三铁大大降低了复合材 料的密度， 有效降低了该复合吸波材料实际使用时的重量， 并且空心半球结构的四氧化三 铁不但可以有效吸收电磁波， 而且还能偏转和散射雷达波， 大大提高了实际使用时的隐身 效果。在本发明中， 制备的一种空心半球结构四氧化三铁 / 还原氧化石墨烯复合吸波材料， 在反射损耗 -10 dB 以下的吸收带宽高。

14、达 4.8 GHz， 并且最大反射损耗达 -24 dB， 如图 4， 而 此时在微波测试的样品中， 空心半球结构四氧化三铁 / 还原氧化石墨烯复合吸波材料的质 量仅占30%， 测试样品的厚度也仅仅2 mm， 完全满足了新型吸波材料 “薄 （厚度薄） 、 轻 （质量 轻） 、 宽 （吸收频带宽） 、 强 （吸波性能强） ” 的需求。 0017 附图说明 0018 图 1 是空心半球结构四氧化三铁 / 还原氧化石墨烯复合吸波材料的 X 射线衍射 （XRD） 图。 0019 图2是空心半球结构四氧化三铁/还原氧化石墨烯复合吸波材料的扫描电子显微 镜 （SEM） 图。 0020 图3是空心半球结构四氧。

15、化三铁/还原氧化石墨烯复合吸波材料的透射电子显微 说 明 书 CN 102533216 A 4 3/5 页 5 镜 （TEM） 图。 0021 图4是空心半球结构四氧化三铁/还原氧化石墨烯复合吸波材料与石蜡以质量比 为 3:7 混合后所得的 2.0 毫米厚度涂层的微波反射衰减曲线。 0022 具体实施方式 0023 下面结合具体实施例， 对本发明的技术方案作进一步说明。 应理解， 这些实施例仅 用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解， 任何未背离本发明精神实质的 而对本发明进行的各种变形和修改对本领域技术人员来说均是显而易见的， 这些等价形式 同样落于本申请权利要求书所限定的范围。。

16、 0024 实施例 1 1. 称取 0.01 克氧化石墨烯和 0.5 克 P123， 置于 100 毫升烧杯中， 加入 60 毫升乙二 醇， 超声分散 90 分钟 ； 2. 称取 1.0 克三氯化铁和 2.0 克乙酸钠， 依次加入上述溶液中， 快速搅拌 60 分钟 ； 3. 将上述混合物溶液转入到 100 毫升的不锈钢反应釜中， 拧紧后， 放入鼓风干燥箱中 180 摄氏度恒温 10 小时 ； 4. 取出反应釜， 将产物进行抽滤， 依次用蒸馏水、 无水乙醇洗涤， 再放入真空干燥箱中 80 摄氏度真空干燥 10 小时， 最后得到空心半球结构四氧化三铁 / 还原氧化石墨烯复合吸 波材料。 0025 。

17、实施例 2 1. 称取 0.05 克氧化石墨烯和 0.5 克 P123， 置于 100 毫升烧杯中， 加入 60 毫升乙二 醇， 超声分散 90 分钟 ； 2. 称取 1.0 克三氯化铁和 2.0 克乙酸钠， 依次加入上述溶液中， 快速搅拌 60 分钟 ； 3. 将上述混合物溶液转入到 100 毫升的不锈钢反应釜中， 拧紧后， 放入鼓风干燥箱中 180 摄氏度恒温 10 小时 ； 4. 取出反应釜， 将产物进行抽滤， 依次用蒸馏水、 无水乙醇洗涤， 再放入真空干燥箱中 80 摄氏度真空干燥 10 小时， 最后得到空心半球结构四氧化三铁 / 还原氧化石墨烯复合吸 波材料。 0026 实施例 3 。

18、1. 称取 0.1 克氧化石墨烯和 0.5 克 P123， 置于 100 毫升烧杯中， 加入 60 毫升乙二 醇， 超声分散 90 分钟 ； 2. 称取 1.0 克三氯化铁和 2.0 克乙酸钠， 依次加入上述溶液中， 快速搅拌 60 分钟 ； 3. 将上述混合物溶液转入到 100 毫升的不锈钢反应釜中， 拧紧后， 放入鼓风干燥箱中 180 摄氏度恒温 10 小时 ； 4. 取出反应釜， 将产物进行抽滤， 依次用蒸馏水、 无水乙醇洗涤， 再放入真空干燥箱中 80 摄氏度真空干燥 10 小时， 最后得到空心半球结构四氧化三铁 / 还原氧化石墨烯复合吸 波材料。 0027 实施例 4 1. 称取 0。

19、.05 克氧化石墨烯和 0.2 克 P123， 置于 100 毫升烧杯中， 加入 50 毫升乙二醇 说 明 书 CN 102533216 A 5 4/5 页 6 和 10 毫升水， 超声分散 90 分钟 ； 2称取 1.0 克三氯化铁和 3.0 克乙酸钠， 依次加入上述溶液中， 快速搅拌 60 分钟 ； 3. 将上述混合物溶液转入到 100 毫升的不锈钢反应釜中， 拧紧后， 放入鼓风干燥箱中 200 摄氏度恒温 10 小时 ； 4. 取出反应釜， 将产物进行抽滤， 依次用蒸馏水、 无水乙醇洗涤， 再放入真空干燥箱中 80 摄氏度真空干燥 10 小时， 最后得到空心半球结构四氧化三铁 / 还原氧。

20、化石墨烯复合吸 波材料。 0028 实施例 5 1.称取0.1 克氧化石墨烯和0.2 克P123， 置于100毫升烧杯中， 加入50 毫升乙二醇、 5 毫升乙醇和 5 毫升水的混合溶剂， 超声分散 90 分钟 ； 2称取 1.0 克三氯化铁和 3.0 克乙酸钠， 依次加入上述溶液中， 快速搅拌 60 分钟 ； 3. 将上述混合物溶液转入到 100 毫升的不锈钢反应釜中， 拧紧后， 放入鼓风干燥箱中 200 摄氏度恒温 6 小时 ； 4. 取出反应釜， 将产物进行抽滤， 依次用蒸馏水、 无水乙醇洗涤， 再放入真空干燥箱中 80 摄氏度真空干燥 10 小时， 最后得到空心半球结构四氧化三铁 / 还。

21、原氧化石墨烯复合吸 波材料。 0029 实施例 6 1.称取0.1 克氧化石墨烯和0.5 克 P123， 置于100 毫升烧杯中， 加入60毫升乙二醇， 超声分散 90 分钟 ； 2称取 0.968 克硝酸铁和 3.0 克乙酸钾， 依次加入上述溶液中， 快速搅拌 60 分钟 ； 3. 将上述混合物溶液转入到 100 毫升的不锈钢反应釜中， 拧紧后， 放入鼓风干燥箱中 200 摄氏度恒温 12 小时 ； 4. 取出反应釜， 将产物进行抽滤， 依次用蒸馏水、 无水乙醇洗涤， 再放入真空干燥箱中 80 摄氏度真空干燥 10 小时， 最后得到空心半球结构四氧化三铁 / 还原氧化石墨烯复合吸 波材料。 。

22、0030 实施例 7 1. 称取 2 克氧化石墨烯和 1 克 F127， 置于 100 毫升烧杯中， 加入 80 毫升乙二醇， 超声 分散 90 分钟 ； 2称取 3.0 克三氯化铁和 4.0 克乙酸钠， 依次加入上述溶液中， 快速搅拌 60 分钟 ； 3. 将上述混合物溶液转入到 100 毫升的不锈钢反应釜中， 拧紧后， 放入鼓风干燥箱中 200 摄氏度恒温 6 小时 ； 4. 取出反应釜， 将产物进行抽滤， 依次用蒸馏水、 无水乙醇洗涤， 再放入真空干燥箱中 80 摄氏度真空干燥 10 小时， 最后得到空心半球结构四氧化三铁 / 还原氧化石墨烯复合吸 波材料。 0031 实施例 8 1. 。

23、称取 1.0 克氧化石墨烯和 0.6 克 F127， 置于 100 毫升烧杯中， 加入 80 毫升乙醇， 超 声分散 90 分钟 ； 说 明 书 CN 102533216 A 6 5/5 页 7 2称取 2.0 克三氯化铁和 3.0 克乙酸钾， 依次加入上述溶液中， 快速搅拌 60 分钟 ； 3. 将上述混合物溶液转入到 100 毫升的不锈钢反应釜中， 拧紧后， 放入鼓风干燥箱中 200 摄氏度恒温 6 小时 ； 4. 取出反应釜， 将产物进行抽滤， 依次用蒸馏水、 无水乙醇洗涤， 再放入真空干燥箱中 80 摄氏度真空干燥 10 小时， 最后得到空心半球结构四氧化三铁 / 还原氧化石墨烯复合吸 波材料。 说 明 书 CN 102533216 A 7 1/2 页 8 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102533216 A 8 2/2 页 9 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 102533216 A 9 。