石墨烯基磁性復(fù)合材料的制備及吸波性能的優(yōu)化.pdf

1、本論文系統(tǒng)地開展了石墨烯（Graphene，GN）基磁性復(fù)合材料的可控制備及電磁波吸收應(yīng)用方面的研究。內(nèi)容涉及石墨烯的制備與表面改性;多孔Fe3O4納米粒子的可控制備;石墨烯負(fù)載Fe3O4(GN-Fe3O4)二元復(fù)合材料;石墨烯負(fù)載Fe3O4@ZnO復(fù)合粒子(GN-Fe3O4@ZnO)三元復(fù)合體系的制備及吸波性能優(yōu)化等，為多組份復(fù)合吸波材料的研究奠定了良好的基礎(chǔ)。主要內(nèi)容如下:
　　(1)氧化還原法制備石墨烯及表面改性。在十二烷基

2、苯磺酸鈉(sodiumdodecylbenzenesulfonate，SDBS)存在條件下，采用氧化石墨還原法制備的石墨烯，其表面大部分含氧基團(tuán)被移除，僅有部分較穩(wěn)定的官能團(tuán)殘留。還原后的石墨烯經(jīng)陰離子表面活性劑SDBS修飾后表面帶上大量的磺酸根（-SO3-），能夠?yàn)楹笃贔e3O4的負(fù)載提供活性位點(diǎn)。
　　(2)混合溶劑法制備Fe3O4納米粒子。乙二醇(Ethylene glycol，EG)和1，2-丙二醇(1，2-propyle

3、ne glycol，PG)的體積比是影響粒子粒徑和形貌的最關(guān)鍵因素。當(dāng)VEG=VPG時，生成的Fe3O4具有均一的多孔結(jié)構(gòu)，飽和磁化強(qiáng)度高。將樣品填充量為70 wt-％的石蠟混合體系進(jìn)行吸波測試，發(fā)現(xiàn)介電常數(shù)的實(shí)部ε'和虛部ε"的值較普通Fe3O4增加，且在高頻段有明顯的介電共振峰，對電磁波的反射率分別在5.6 GHz和11.2 GHz處達(dá)到最大吸收值-32 dB。
　　(3)GN-Fe3O4復(fù)合材料的制備。采用原位合成法和兩步法

4、成功制備GN-Fe3O4復(fù)合材料。兩種合成方法均能通過改變實(shí)驗(yàn)條件實(shí)現(xiàn)可控制備:通過改變原位合成法中鐵源FeCl3·6H2O及相應(yīng)NaAc的用量，可得到不同F(xiàn)e3O4負(fù)載量的GN-Fe3O4磁性復(fù)合材料;通過改變兩步法中制備Fe3O4的混合溶劑VEG/VPG，可制備不同粒徑及形貌的GN-Fe3O4。
　　(4)GN-Fe3O4的吸波性能優(yōu)化。GN-Fe3O4復(fù)合材料較純的Fe3O4具有更好的吸波性能，通過控制體系中Fe3O4的負(fù)載

5、量、粒徑及形貌對GN-Fe3O4磁性復(fù)合材料的電磁參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)吸波性能的最優(yōu)化。當(dāng)FeCl3·6H2O=0.255 g，VEG=VPG時所制備的具有多孔結(jié)構(gòu)的GN-Fe3O4復(fù)合體系具有最佳的吸波性能，樣品填充量僅為30 wt-％的石蠟混合體系分別在16.4 GHz和5.0 GHz處達(dá)到最大吸收值-35 dB，對應(yīng)的吸波層厚度分別為1.0 mm和4.0 mm。此外，反射率RL＜-10 dB(吸收90％的入射電磁波)的吸收頻帶拓寬為

6、12.6 GHz(4.2 GHz～13.0 GHz，14.2 GHz～18.0 GHz)。
　　(5)GN-Fe3O4@ZnO復(fù)合材料的制備及吸波性能研究。采用兩步法制備石墨烯負(fù)載核殼Fe3O4@ZnO復(fù)合粒子的三元復(fù)合材料。多孔Fe3O4核的粒徑約200nm，ZnO包覆層的厚度約15 nm，由大量粒徑很小的ZnO納米粒子構(gòu)成。GN-Fe3O4@ZnO三元復(fù)合材料在1.0 mm～4.0 mm的吸波層厚度范圍內(nèi)均呈現(xiàn)特殊的電磁波吸收